基于Ansys SIwave 阻抗匹配分析

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作者： 恩硕科技

前言

相信进行RF设计的朋友都会遇到阻抗匹配的问题，如滤波器输入输出匹配、放大器输入输出匹配。碰到这种问题一般有两种解决方法：盲调——方法需要设计经验比较丰富，但比较耗时耗力；采用Smith圆图进行匹配，但该方法一般没有考虑PCB寄生参数，设计出来的值会有一定的偏差，大多时候需要进行修正。基于这两种方法的缺陷，本文中介绍了一种基于ANSYS SIwave软件进行阻抗匹配的设计方案，弥补了前两种解决办法的不足。本文基于双工器的匹配介绍SIwave软件进行阻抗匹配的主要方法。

阻抗匹配之前，先采用ANSYS公司的后处理软件查看本案例采用的双工器为XXX型号的S参数（S参数由供应商提供），主要特性如下：

从图1中供应商提供的S参数和smith圆图可以看出， 双工器的匹配并不好，放到实际电路上需要做一定的匹配。

SIwave阻抗匹配过程
4 o; Z$ K3 o% \+ F5 X8 d1PCB导入和设置

ANSYS SIwave软件支持Allegro、PADS及AD等主流软件设计的PCB，通过Import导入PCB，根据PCB板厂提供的叠层信息在SIwave中进行叠层设置并可适当进行裁剪，最终得到的PCB见图2：

通过SIwave软件计算阻抗结果可以看出，传输线阻抗已经接近50欧，满足阻抗设计要求。

2双工器赋S参数模型

将双工器的S参数加入到PCB对应的器件中，SIwave中提供了简便操作方法。在Tools菜单下选择Attach n-port S-parameter Model，进入设置选项后，勾选display net nemes for ref.des，可以显示对应引脚的netname，方便后续引脚映射使用。点击create按钮，选择对应器件S参数的位置，加入进来，如图3所示。

3S参数与器件引脚映射

当我们加入S参数之后，在下图中可以看到，S参数包含的Port已经显示到表格中，接下来就需要在port和对应的net对应起来。在Pin栏，下拉菜单中选择对应的Pin脚就可以。

4添加模型至对应器件

在S-parameter Model assignment中找到对应的器件，添加之前导入的模型，至此，双工器的S参数模型已经加入相应的器件中。

5SIwave中进行全链路仿真

当完成上述设置之后，就可以在输入和输出端加入port（位置添加在芯片引脚处）进行仿真。首先不考虑添加输入和输出匹配的情况，仿真模型见下图（黄色位置为输出输出的port，中间灰色位置为双工器位置）。

全链路仿真结果图7所示，从S参数和Smith圆图可以看到经过一段走线之后，S参数恶化比较严重，需进行阻抗匹配。

6全链路加匹配仿真

结合供应商提供的阻抗匹配电路见图8所示，将相应的电感值计入，重新仿真，仿真结果如图9所示。

总结

本文介绍了一种基于ANSYS SIwave软件进行阻抗匹配的设计方案，降低了对经验的要求以及提升了准确度。但同时发现在SIwave并不能够对相应匹配元件进行优化扫描仿真，工作效率不够高。在下一期中，我们会介绍关于使用HFSS 3D layout进行阻抗匹配时候的无源器件优化扫描仿真。

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了解下~~~~

GHOST

学习下，
5 }9 `  S% J6 ^+ K5 R% {版主能否介绍下SMITH圆图怎么看呢？

denny_9

斯密斯，真心有点难看

jianguozoe

史密斯看多了就习惯啦

情歌被打败

楼主，请问有做过实际板子量测结果与仿真结果的对比吗？我做了一些实验对比，发觉差别还是蛮大的，不知道是哪出了问题

Pang8343569

学习下。