01摘要
射频衰减器是一种提供衰减的电子元器件, 广泛地应用于电子设备中
它的主要用途是:
此次仿真的目的,是通过仿真提供该衰减器在最大衰减和最小衰减2种配置下的插入损耗和回波损耗数据,并同时提供对衰减器附近走线进行调整优化之后的仿真结果。
02HFSS仿真思路与流程
01仿真思路
通过IC DATASHEET上获得衰减器内IC本身在最大衰减和最小衰减状态下的插入损耗和回波损耗,提供该衰减器在最大衰减和最小衰减2种配置下的插入损耗和回波损耗数据,并同时提供对衰减器附近走线进行调整优化之后的仿真结果。此方法使用HFSS 2020R2版本,并配合Circuit求解器进行场路协同仿真。
02仿真流程
2.2.1仿真数据准备
仿真数据准备主要是获得射频衰减IC本身在最大衰减和最小衰减状态下的插入损耗和回波损耗,该数据可以从IC DATASHEET上查询到,然后通过Excel将该DATASHEET上的数据制作成可以被仿真软件使用的S参数文件,制作完成的S参数如图1和图2所示:
图1 最大衰减模式下IC的S参数
图2 最小衰减模式下IC的S参数
将客户提供的衰减器的CAD模型导入到HFSS,并经过必要的几何修复和调整,并设定相应的材料属性,得到如图3所示的HFSS仿真模型
图3 衰减器CAD模型
在CAD模型的同轴输入端和IC的焊盘端分别设定Port, 并设定仿真频率为7GHz到50GHz,得到如图4所示的衰减器LAYOUT的S参数.
图4 衰减器LAYOUT通道的S参数
将图4的S参数与IC本身的S参数在Circuit中进行组合(图5),形成最终完整的通道并进行Linear Network Analysis,得到衰减器的完整S参数特性,分别如图6和图7所示
图5 在Circuit中组件完整衰减器通道
图6 衰减器完整通道的S参数(最大衰减配置)
图7 衰减器完整通道的S参数(最小衰减配置)
从图6和图7的结果来看,组装完成后的全通道S参数与IC本身的S参数相比,在39GHz和49GHz这2个频点附近性能恶化较多。所以对LAYOUT本身和盒子结构做适当改进,下面是选择的2条改进手段:
l增加若干地过孔(图8)
l改变IC上方空腔形状(图9)
图8 增加的地过孔
图9 改变IC上方腔体形状
03仿真结果与效果分析
经过上述步骤优化之后,再次进行仿真,得到的最终衰减器全通道S参数如图10和图11所示,可以看到在39GHz和49GHz处有明显改变。
图10 优化后最大衰减配置下的全通道S参数
图11 优化后最小衰减配置下的全通道S参数
04投入资源与时间
此次运算运用3核计算(没有使用HPC模块),用时01:28:37
05结论
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