在前面的内容中,介绍了如何使用电磁仿真的办法求得不同介质下的单端传输线特征阻抗,但是这种方法稍微有些烦琐,那么有没有比较方便快捷的计算工具呢?
从ADS2014.01版本开始,添加了一个新的工具Controlled Impedance Line Designer,简称为CILD。这个工具可以方便地读取ADS版图仿真中定义的层叠文件,然后选取模型(微带线、带状线),输入线的线宽、长度等值以后,可以计算阻抗、反射系数、时延等指标,并且可以对层叠的参数和传输线尺寸进行扫描和统计分析。
下面将介绍如何使用CILD工具来分析之前设计单元中的单端传输线。
(1)打开Single_Line设计单元下的版图,在版图界面选择Tools→Controlled Impedance Line Designer,如图1-33所示。
图1-33 CILD工具开启
(2)在CLID界面中,左侧为层叠设置和模型选取界面,右侧上半部分为参数定义界面,下半部分为分析结果显示界面。按照图1-34所示,做如下设定:
图1-34 CILD工具层叠设定
☺ Substrate下拉菜单中,选择层叠文件“Single_Line_lib:Single_Line_Dk2”。
☺ Type下拉菜单中选择“Microstrip Single_Ended”。即读取层叠文件Single_Line_Dk2,选取单端微带线模型。读入层叠以后,层叠的上平面、信号层、底平面的定义分别为“None”、“Cond”和“Bottom Cover”。
(3)在右侧的参数设定栏目中选择“Analyze”,输入传输线长度为100mil,宽度为10mil,频率使用默认的1GHz即可,如图1-35所示。
(4)按下如图1-36所示的运行按钮。
图1-35 CILD工具传输线参数设定
图1-36 CILD工具运行
(5)运行片刻后,右侧的结果栏目中显示出关于传输线的各项参数,如图1-37 所示。可以看到求解得到的特征阻抗为66.1672 Ohm。
图1-37 CILD工具结果窗口
(6)在右侧的参数设定栏目中选择“Sweep”,勾选“Show Material Vars”选项,此时层叠介质的材料属性将显示在窗口中,勾选“Dielectric_2_Er_Real”为可扫描的变量,扫描范围为4到5,步进为0.5,如图1-38所示。
(7)单击运行后,在弹出的结果显示窗口中,可以看到如图1-39 所示的特征阻抗曲线。
(8)为了方便数据对比,在此我们将其转化为数据列表显示。双击该结果图,在弹出的窗口中选择数据列表形式,如图1-40所示。
图1-38 CILD扫描传输线参数
图1-39 CILD工具扫描介电常数结果
图1-40 数据列表格式转换
(9)得到的结果如图1-41所示,从结果中可以看到介质介电常数为4、4.5、5时,求得传输线特征阻抗分别为69.538 Ohm、66.168 Ohm和63.249 Ohm。保存该结果显示窗口并且关闭。
图1-41 数据列表结果
(10)对于扫描不同介质厚度的情况,只需要勾选“Show Substrate Vars”,然后将“Thinkness”选为扫描变量,设置扫描范围运行即可,读者可自行尝试。
【总结】
通过上述三种单端传输线的特征阻抗分析方法,得到表1-1 所示的结果。在介电常数为4.5时,三种方法的结果非常接近。在扫描介电常数的情况下,电磁仿真和CILD的结果误差也是很小的。在仿真时间方面,CILD是最快捷的,电磁仿真方法则需要相对较长的时间。
表1-1 三种方法结果对比
对于单端传输线阻抗分析,应该根据所分析的微带线模型来选择适当的方法。对微带线、带状线结构,可以选择Linecalc工具或者优化的方法。对于层叠结构为多层的复杂结构,应当首选CILD工具。对于导入CAD版图中的传输线,可以采用电磁仿真的方法求解特征阻抗。