Chương 2 Giới thiệu về ADS
2.1 Các bước cơ bản về ADS
ắ Tạo một thư mục hồ sơ project
ắ Tạo sơ đồ mạch sử dụng cỏc thành phần gộp
ắ Mụ phỏng một mạch để xỏc định S-tham số của nú
ắ Đồ thị/biểu đồ kết quả mụ phỏng
Các linh kiện sử dụng để thiết kế trong ADS
MLIN (Microstrip Line)
Symbol
Illustration
MLEF (Microstrip Line Open-End Effect)
Symbol
Illustration
MSUB (Microstrip Substrate)
Symbol
Illustration
MCURVE (Microstrip Curved Bend)
Symbol
Illustration
2.1.1 Tạo mới một project và tạo sơ đồ mạch
Khi lần đầu sử dụng ADS hoặc là sau đó, có thề cài đặt tùy chọn các loại hỗ trợ cho thiết kế đó. Các tùy chọn là tín hiệu Analog/RF, xử lý tín hiệu số hoặc là cả hai.
Nên chọn tùy chọn là cả hai, các thiết lập mặc định cho Analog/RF Mở chương trình ADS (Advanced Design System)
Chọn File/New Project
Nhấp vào nút Browse để chọn thư mục lưu project Chọn đơn vị chiều dài là millimeters
Ok
2.1.2 Sử dụng chương trình Linecalc
Linecalc là một chương trình trong ADS được sử dụng để phân tích rất nhiều loại đường truyền khác nhau
Ví dụ, với microstrip, có thể chỉ định các thông số bề mặt (chủ yếu là độ dày và hằng số điện môi) và sử dụng Linecalc để tính toán trở kháng cho chiều rộng đường truyền; đây là chế độ “analysis”
Bạn cũng có thể chỉ định chất nền và trở kháng đặc tính, và dùng Linecalc xác định chiều rộng đường dẫn cần thiết, đây là chế độ “synthesis”.
Các kỹ thuật được sử dụng trong Linecalc được linh hoạt và chính xác để lấy tình toán độ dày kim loại, độ dẫn điện, tần số phụ thuộc, vv
Chương trình Linecalc được khởi động bằng cách : trong cửa sổ sơ đồ mạch chọn Tools
Sử dụng Linecalc để tính toán đường truyền Microstrip Lines
1. Chọn giá trị tần số nằm trong khoảng trung tâm của khoảng cách cần quan tâm; trong
ví dụ này, chọn 1,5 Ghz.
2. Trong cửa sổ Component Type, nhấp vào nút Select.... Di chuyển xuống danh sách các loại linh kiện và tìm MLIN (viết tắt của dòng microstrip), chọn linh kiện này và nhấn nút Apply và OK.
3. Xác định chất nền. Giả sử đang sử dụng một sợi thủy tinh dựa trên board FR4 với một hằng số điện môi (Er) là 4,3 và độ dày (H) là 1,57 mm. Độ dày kim loại (T) là 0,043 mm và các chất điện môi tổn thất ốp (TanD) là 0,022.
Bạn sẽ tìm thấy mỗi một trong các thông số trong cửa sổ tham số bề mặt.
Các tham số còn lại nên đặt : tính thấm tương đối (Mur) = 1.0, chiều cao của lá chắn phía trên (Hu) = 3.9e34 mil --- hoặc một số giá trị lớn, vì chúng ta không có một lá chắn trên ---, độ dẫn điện kim loại (Cond) = 4.1e7, và độ nhám kim loại (Rough) = 0 mil
4. Wall1 và Wall2 (ở khu vực thành phần tham số) cho phép xác định khoảng cách đến sidewalls kim loại, nếu họ đang có hiện nay. Chúng tôi không sử dụng dây chuyền có kiểu này che chắn, do đó, các giá trị này nên được nhập như số không, chỉ để Linecalc rằng họ không phải là để được xem xét trong phân tích.
6. Thay đổi W (chiều rộng đường truyền) đến 3,0 mm và L (chiều dài đường truyền) đến 100 mm
và nhấp vào nút Analyze.
7. Trong cửa sổ Electrical Parameters, sẽ thấy giá trị kết quả của các đặc tính trở kháng (ZO) là 50,0076 Ω và chiều dài điện (E_Eff) là 325,216 độ.
Chiều dài này tương ứng với chiều dài vật lý 100,0 mm, tại tần số quy định (1,5 Ghz cho ví dụ này) và sử dụng các tính hằng số điện môi hiệu quả của các đường truyền. Trong cửa sổ Calculated Results: K_Eff (các hiệu quả điện môi liên tục) là 3,259, A_DB (trong tổng số sự mong manh trên đường truyền 100,0 mm) là 0,53 dB (có nghĩa là dòng này có sự mong manh của 0,0053 dB / mm), và độ Skin depth là 0,079 mil (hoặc 2 micron).
8. Thay đổi W đến 2,0 mm và bấm vào nút analyze, các tham số được tính toán lại (tăng trở kháng đặc tính đến 62,6 Ω, vv)
9. Phương pháp “synthesis” (tổng hợp)
10. Muốn biết chiều rộng của dường truyền cần thiết để đạt được một trở kháng 40 Ω. Trong cửa sổ Electrical Parameters, thay đổi ZO đến 40. Cũng có thể chỉ định một E_EFF chiều dài điện mong muốn.
Nhấp vào nút Synthesize.
11. W đã tăng lên đến 4,286 (mm). Các thông số khác (chẳng hạn như độ dài vật lý L cần thiết để đạt được độ dài quy định điện, E_Eff, cũng như các thông số trong các Calculated Results cửa sổ) cũng sẽ được tự động điều chỉnh
2.2 Thiết kế mạch sử dụng đường truyền vi giải trong ADS
Mở thư mục project sẽ có một cửa sổ mạch mới. Bấm vào File> Save As .. và đặt tên cho mạch tên như msdemo
Bấm vào danh sách Palette phần kéo xuống và chọn Tlines – Microstrip
Đầu tiên đặt vào mạch là một định nghĩa bề mặt( MSUB) . Double-click vào linh kiện và nhập các giá trị sau: H (bề dày) = 1,57 mm, Er (hằng số điện môi) = 4,3, Mur (tính thấm tương đối) = 1, Cond (độ dẫn điện kim loại) = 5.8e7, Hu (chiều cao phía trên lá chắn) = mm 1e33, T (dẫn độ dày) = 0,043 mm, TanD (dielectric loss tangent) = 0,022, Rough (độ nhám bề mặt) = 0 mm. Nhấp OK
Thêm đường truyền vi giải Microtrip Line (MLIN) và đặt các giá trị : subst (định nghĩa bề mặt) = Msub1, W (chiều rộng đường turyền) = 1,38 mm, L (chiều dài đường truyền) = 21,4 mm. Còn lại các thông số (Wall1, Wall2 và Nhiệt độ) không cần thiết lập
Thêm một điện trở rời vào mạch và đặt giá trị R = 112 Ohms
Cuối cùng thêm một mạch RF ngắn (MLEF) và đặt giá trị : W = 6,49 mm, L = 19,93 mm và chỉ định subst = MSub1 như trước
Chọn linh kiện Term và đặt giá trị R = 50 Ohms
Nối các linh kiện lại để hoàn chỉnh mạch
Cuôi cùng cài đặt các tham số mô phỏng S-parameter
Thiết lập tần số bắt đầu 0,1 GHz, tần số dừng 5 GHz, và mỗi lần tăng 0,1 GHz.
Bấm nút mô phòng ta thu được biểu đồ