前面介绍了在原理图中使用原理图微带线模型的方法,该方法中使用的传输线是基于数学解析方法的模型,在ADS中也可以使用电磁模型得到更准确的结果。
(1)将原理图“Single_Line”使用“Layout→Generate/Update layout”功能进行同步,将会弹出对话框,在此使用默认的设定,然后单击OK按钮。
(2)ADS会自动生成版图,如图1-15所示,单击保存。
(3)如图1-16所示,单击工具栏中的EM setup按钮,EM setup的设定是ADS 版图仿真最关键的步骤,刚打开的 EM setup界面左边会显示有三个警示,这些警示表示这个版图仿真缺少层叠、端口等的设定。下面将重点介绍层叠的设定和EM-model生成的过程,对于EM setup菜单中其余的端口、网格等设定,请参考实例10内容。
图1-15 单端传输线版图
(4)在Substrate子菜单中,单击New。在弹出的窗口中直接使用默认选项,然后单击Apply。在随后弹出的层叠设定窗口中,单击File→import→Substrate from Schematic,选择原理图“Single_Line”,导入的层叠保存为“Single_Line.subst”,如图1-17所示。
(5)双击打开Single_Line.subst,如图1-18所示,可以看到层叠包含两层金属层,分别是名为cond的上层信号层和底层的cover层,cover层即理想的封闭地平面。两层金属之间夹了一层Subst_1的介质材料。左键单击浅蓝色的介质层,在窗口右侧可以看到这一层介质的属性。
图1-16 EM setup窗口
图1-17 从电路导入层叠设定
图1-18 层叠属性窗口
(6)单击材料Subst_1 旁边的浏览(...)按钮可以查看或编辑介质的属性信息。如图1-19所示,在弹出的材料编辑窗口中,分别添加三个不同介电常数的介质Dielectric_1、Dielectric_2、Dielectric_3,介电常数分别为4、4.5和5。
图1-19 材料设定窗口
(7)将Single_Line.subst使用 File→Save a Copy As另存三次,分别命名为“Single_Line Dk1”、“Single_Line_Dk2”、“Single_Line_Dk3”。完成上述操作后,在ADS主界面会显示新增的三个层叠定义,如图1-20所示。如果没有出现,请关闭该workspace再重新打开。
图1-20 多个层叠定义
(8)打开Single_Line_Dk1.subst,左键单击浅蓝色介质,窗口右侧出现介质的属性信息,在材料的下拉菜单中选择“Dielectric_1”,单击保存。同样的,分别将 Single_Line_Dk2.subst 和 Single_Line_Dk3.subst中的介质材料更改为“Dielectric_2”和“Dielectric_3”,然后保存。
(9)在Layout中,分别在传输线两端按照如图1-21所示的方法添加端口。
图1-21 添加端口
(10)单击EM Setup按钮,依次确认如下选项的设置:
☺ Substrate选项的下拉菜单中选择层叠为“Single_Line_Dk2”。
☺ Frequency Plan选项下设置仿真频段为0GHz到10GHz,扫描方式为Adaptive。
☺ 在Options选项的Mesh标签下,勾选Edge Mesh(边缘网格选项)。
上述设置完成后,在确认EM Setup窗口没有黄色警示出现后,单击保存。
(11)回到Layout界面,单击File→Design Parameters,其中Cell Parameters标签页的设置如图1-22所示,此处为这个版图设计添加了一个字符串参数“Substrate”,该字符串的初始定义为“Single_Line Dk2”,除了该默认值外,此版图设计的层叠“Substrate”还有“Sin-gle_Line_Dk1”和“Single_Line_Dk3”两种其他设定,在稍后进行的共仿真中可以通过扫描该字符串的值,来仿真不同介电常数的介质下传输线特征阻抗。
图1-22 设计参数定义
(1)完成上述的版图仿真设定步骤以后,在版图界面单击EM菜单,选择Component→Create EM Model and Symbol,如图1-23所示。选择创建EM Model和符号以后会弹出对话框确认,单击OK按钮即可。完成后会提示创建成功,这样就将刚才的传输线版图模型创建成了一个可以在原理图中调用的元件。
(2)打开之前的电路“Single_Line”,单击File→Save a Copy As,另存为一个新的设计单元下的电路“single_line_MOM_Dk sweep_OPT”,如图1-24所示。
(3)在“Component history”栏中输入“Single_Line”,如图1-25 所示。这样就可以在该电路中将刚生成的版图元件调用,用该版图元件替换传输线的电路模型“ML1 CTL_C”。
图1-23 创建版图元件
图1-24 新建设计单元
图1-25 在电路中调用版图元件
按照图1-26所示搭建原理图。
图1-26 电磁仿真初始电路
(4)如图1-27所示,在DataFileList元件中,分别将三种层叠定义文件读入,并且将Index项的值设置为“ndx”。注意在输入层叠文件名的时候,需要在层叠文件名前加上“Single_Line_lib:”,该前缀的目的在于申明层叠文件来自于哪个库,本例中只有一个和项目Single_Line_wrk同名的库,因此使用该库名即可。将Index定义为变量ndx,这样在稍后扫描三种层叠文件时扫描变量ndx即可,而无须直接扫描层叠文件的名称。
图1-27 DataFileList元件设定
(5)添加两个变量分别为“substrateName”和“ndx”,按照图1-28所示设置两个变量的初始值分别为“DataFileList1.FileName”和“1”。
图1-28 变量设定
(6)双击Parameter Sweep控件,按照图1-29所示进行参数设定。
图1-29 参数扫描设定
(7)最终的电路如图1-30所示。
(8)单击优化按钮,电路开始优化仿真。在弹出的优化管理界面中可以看到进行了三次扫描优化,如图1-31所示。
(9)在弹出的结果窗口中添加如图1-32所示的数据列表结果,并通过单击Insert→Text菜单来添加注释来说明扫描优化得到的特征阻抗结果分别对应的介电常数。
图1-30 电磁仿真最终电路
图1-31 共仿真优化进程
图1-32 共仿真结果
(10)在本书实例下载资源中的工程文件“Single_Line_wrk”中还有一个设计单元“sin-gle_ine_MOM_thickness_sweep_OPT”,该设计单元同样为共仿真扫描层叠文件求解传输线特征阻抗,只是层叠文件中变化量为介质的厚度。该单元实验步骤与扫描介电常数的设计单元很相似,这里不再赘述,读者可根据实例下载资源附带工程文件尝试完成。