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同軸連接器到微帶線的轉(zhuǎn)接優(yōu)化
本實例簡要討論了如何使用AWR公司的Analyst 3D有限元方法(FEM)電磁仿真器優(yōu)化同軸連接器到微帶線的轉(zhuǎn)接。
概述
在比較測量結(jié)果與仿真結(jié)果時，從測量硬件的同軸電纜到待測設備信號走線的轉(zhuǎn)接段一般被認為是理想的。但在實際應用中，這種“理想”狀態(tài)在較高頻率時通常會導致數(shù)據(jù)失配(仿真數(shù)據(jù)≠測量數(shù)據(jù))。
SMA連接器用于把測量硬件的同軸電纜連接到PCB，并將同軸模式信號轉(zhuǎn)換為微帶線模式，zui后傳送給待測設備
仿真輸入/輸出端口一旦連到PCB走線上(比如連到微帶線或共面波導)，就會默認做出這種理想的假設(圖2)。雖然有許多方法可以用來確保轉(zhuǎn)接段具有盡可能小的反射，但這個特殊例子重點突出了將完整的3D FEM電磁模型用于連接器的方法。這種方法支持以分析的方式處理轉(zhuǎn)接的寄生效應，使我們遠離“理想”狀態(tài)，并趨于現(xiàn)實。
一般情況下仿真端口直接位于微帶線上，忽略圖1中的連接器所代表的不連續(xù)性，因而會系統(tǒng)性地扭曲仿真結(jié)果與測量結(jié)果
設計
在原理圖(父文檔)中，我們已經(jīng)繪制了含信號走線的印刷電路板(PCB)。為20mil基板設計的3D連接器從技術(shù)上講就是父文檔的亞模型(或子模型)，也就是說設計是分層的。連接器模型允許在連接器的同軸電纜末端布置一個端口(輸入端口)，其它端口則被定義為微帶線末端的普通波端口(輸出端口)。輸出端口的參考平面被移動到連接器后面。
沒經(jīng)優(yōu)化的轉(zhuǎn)接質(zhì)量
中的轉(zhuǎn)接曲線S11表明，良好的固有匹配只到大約2GHz。在10GHz的目標設計頻率點，反射高達-10dB。很明顯，設計現(xiàn)在將受益于優(yōu)化后的轉(zhuǎn)接，不僅因為損失的能量，而且因為失配是造成測量與仿真偏差的一個重要來源。
優(yōu)化之前在同軸端口處的轉(zhuǎn)換段反射系數(shù)
優(yōu)化策略
轉(zhuǎn)接模型可以在原理圖中將電磁文檔用作普通子模型加以優(yōu)化。很容易確定的是，串聯(lián)L，并聯(lián)C的匹配電路可以完成10GHz點的優(yōu)化工作。在微帶線中，串聯(lián)L可以用窄的帶狀線段實現(xiàn)，而并聯(lián)C可以用寬的帶狀線段實現(xiàn)。因此，優(yōu)化所要求的微帶尺寸非常簡單，如圖4所示。