Статья посвящена разработке микрополосковой линии для диапазона частот 1–1,02 ГГц. Выбрана среда проектирования, включающая средства EM анализа, произведено моделирование для подтверждения расчётов. В качестве среды проектирования используется AWR Design Environment.
Ключевые слова: разработка, микрополосковая линия, частотный диапазон, моделирование, расчет.
The article is devoted to the development of a microstrip line for the frequency range 1–1,02 GHz. Selected development environment that includes tools for EM analysis, performed simulations to confirm the calculations. As a design environment AWR Design Environment is used.
Keywords: design, microstrip line, frequency response, modeling, calculation.
Прежде чем приступать к расчётам, необходимо знать некоторые параметры помимо заданной частоты. В связи с этим, будем считать, что толщина меди 35 мкм, толщина диэлектрика 0,3 мм. Волновое сопротивление микрополосковой линии и выходного порта 50 Ом.
Схема для моделирования в среде AWR Design Environment представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема для моделирования микрополосковой линии
Слева на рис. 1 показана подложка. Задана толщина меди 35 мкм, толщина диэлектрика 0,3 мм, тангенс угла диэлектрических потерь 0,0005.
Для того, чтобы рассчитать параметры линии воспользуемся инструментом TXLine, который представлен на рис. 2.
Рис. 2. Инструмент TXLine
В данном инструменте выбираем материал медь (Cooper) в графе Conducor, диэлектрик GaAs в графе Dielectric. Так же вводим импеданс 50 Ом. В графе «частота» (Frequency) вводим центральную частоту из требуемого диапазона — 1,01 ГГц. Справа указываем толщину диэлектрика 0,3 мм и толщину меди 35 мкм. После нажатия стрелочки вправо, получаем значения длины и ширины микрополосковой линии: длина — 26,64 мм; толщина — 0,196 мм.
После записи полученных значений в параметры микрополосковой линии (схема рис. 1), построим графики для анализа полученных расчётов. На рис. 3 представлен график параметра S11.
Рис. 3. График параметра S11
Как видно из графика, в заданном диапазоне частот значения S11 находятся в пределах -41,95 дБ — -41,8 дБ. Данные показатели свидетельствуют о правильном расчёте линии.
На рис. 4 представлен график КСВ.
Рис. 4. Коэффициент стоячей волны
Как видно из графика, значение КСВ не превышает 1,0164. Данное значение является приемлемым.
Получим временной график, подав со входа трапецеидальный сигнал, изображенный на рис. 5.
Рис. 5. Временные диаграммы
Первый график (синий, с пометками в виде треугольника) это сигнал из первого порта. Второй график (розовый, с пометками в виде квадрата) — график на втором порте. Как видно из графика, сигналы не отличаются по форме, что является очень важным показателем.
Исходя из полученных графиков, можно сделать вывод, что микрополосковая линия рассчитана верно.
Литература:
- Справочник по элементам полосковой техники (направленные ответвители 1–3 класса) / Под ред. А. Л. Фельдштейна. — М.: Связь, 1979. — 336 с.
- Малорадский А. Г., Явич Л. Р. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях. — М.: Советское радио, 1972. — 232 с.
