【经验】UltraEM®和EMCompiler®对变压器进行阻抗匹配的仿真实例分享

时间： 2023-08-01 来源：法动科技

技术问答

UltraEM^®可以建立变压器工艺模型并仿真生成相应的阻抗圆图结果文件，EMCompiler^®可以导入UltraEM^®生成的阻抗圆图结果文件并对其进行阻抗匹配。

本文将使用UltraEM^®和EMCompiler^®进行联合仿真，分别采用电感与电容对变压器进行阻抗匹配，并比较匹配前后的Q值来确定匹配元件对Q值的影响。

2UltraEM®操作流程

2.1 新建工程

依次点击File > New > Project新建工程，如下图 2-1。

2.2 导入设计文件

UltraEM^®支持导入多种格式的设计文件，包括FDL、GDSII&Map、LEF&DEF，其中FDL是法动EDA软件特有的格式，这里我们使用FDL格式的文件进行演示。依次点击 File > Import > FDL 导入设计文件，如图 2-2所示。

2.3 查看版图设计

导入后的设计文件版图如图 2-3所示，该设计为四端口变压器。

叠层信息如图 2-4。

2.4 仿真设置

依次点击Solve > Settings，在弹出框可以进行仿真频率范围及步长、剖分密度、线程数等设置等各种设置。此处我们设置仿真频率如图 2-5所示，仿真频率在5GHz~10GHz，步长为1GHz，其他保持默认设置。

2.5 运行仿真

仿真频率设置完成后单击Solve > Run以运行仿真。

2.6 查看仿真结果

仿真完成后，点击菜单栏的Result > Model Data，在新弹出的网页中点击左上角的球形图标，在弹出窗口中选择需要查看的参数结果，这里选择查看S11参数，如图 2-7，点击Plot Curve之后就会在界面中绘制出变压器的阻抗圆图。

变压器的阻抗圆图如图 2-8所示。

2.7 下载snp文件

在EMCompiler^®进行仿真需要导入S参数模型，所以我们需要下载生成的结果文件。在绘制结果后可以右键单击结果图，在弹出的下拉列表中点击Download File后点击Done，如图 2-10。

3EMCompiler®操作流程

3.1 采用电感阻抗匹配

3.1.1 新建工程

依次点击File > New > Project新建工程，将工程文件命名为Match，如图 3-1。

3.1.2 新建设计

在新建的工程目录下依次点击File > New > Design新建设计，如图3-2。

3.1.3 导入snp文件

依此点击File > Load S/Y/Z Model，点击Browse选择要导入的snp文件后点击Upload导入，如图3-3。

3.1.4 放置模型

在导入snp文件后，EMCompiler^®会生成对应的参数模型。在页面的左下角的Library Panel中选择 Customized > lib1 中选择上述的变压器模型，并在页面放置模型。

3.1.5 放置电感元件

本次仿真采用电感对变压器模型进行阻抗匹配。在页面的左下角的Library Panel中选择Basic components 中选择电感模型，并在页面放置模型，效果图如图 3-5所示。

3.1.6 插入Pin

放置电感元件后依次点击Insert > Pin，在图 3‑6所示位置依次插入Pin，最终效果图如图 3‑6。

3.1.7 定义电感

双击电感打开电感参数对话框如图 3‑7，可以修改电感参数。本次仿真希望通过改变电感的参数来对图 2‑8中偏容性点5GHz的点进行阻抗匹配。对于给定工作频率5GHz，通过调试确定匹配网络中的电感值为0.64nH。在参数对话框中输入电感值为0.64nH。

3.1.8 设置仿真频率

依次点击Solve > Freq-Domain Analysis，在弹出对话框仿真频率在5GHz~10GHz，步长为1GHz如图 3‑8，设置完成后点击Run运行仿真。

3.1.9 查看仿真结果

仿真完成后，点击菜单栏的Result > Model Data，在新弹出的网页中点击左上角的球形图标，在弹出窗口中选择需要查看的参数结果，这里选择查看S11参数，如图 3‑9，点击Plot Curve之后就会在界面中绘制出阻抗圆图。

用电感进行阻抗匹配的阻抗圆图如图 3‑10所示。

对比匹配网络前后的Q值如图 3‑11，在5GHz点Q值提高，说明通过串联电感可以提高匹配网络的Q值。

3.2 采用电容阻抗匹配

3.2.1 绘制原理图

具体操作与上述3.1.1-3.1.7步骤一致，区别的地方从串联电感变为并联电容，最终效果图如图3‑12所示。

3.2.2 定义电容

双击电容打开电容参数对话框如图 3 13，可以修改电容参数。本次仿真希望通过改变电容的参数来对图 2 8中偏感性点15GHz的点进行阻抗匹配。对于给定工作频率15GHz，通过调试确定匹配网络中的电容值为0.18pF。在参数对话框中输入电容值为0.18 pF。

3.2.3 仿真并查看结果

按照上述步骤3.1.9操作仿真并查看结果。

对比匹配网络前后的Q值如图 3‑15，在15GHz点Q值降低，表示并联电容会降低匹配网络的Q值。

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VGR,DVP02DA-E2,ASDA-A2-E,PMT-48V200W2BR,MS300,RTU-485,EA-CP16,RS60H6,DOP-110WS,DX-2100RW,DX-3001H9-V,DRP024V240W3BN,DVP-SX2,DRP024V480W3BN,ASDA-B3-F,ASDA-B3-E,AS524C,PJH-36V300WBBA,DMV-CC1M6GM075,ECM-PU381,ASD-CNSC0026,ECM-PU383,ECMA,ECM-PU382,ECM-PU384,DRP024V120W1BN,PJ-24V150WBNA,DMV-CC400GM290,DRP-24V120W1CAN,DVP01LC-SL,PMT-15V75W2BA,DOP-103BQ,DVP24XP200T,DVP24XP200R,PMT-36V35W2BA,AX-316E,DMV-CL6M3GM016,MH300-L,CFP2000,DMV-CL1M6GCO60,ECML-S2005,DVP32XP200T,DVS-G402,ECML-S2004,DRB-24V040ABN,DVS-G401,ECML-S2003,DVP32XP200R,PMT-48V50W2BA,DVP04DA-SL,AFE2000 SERIES,DVP06XA-E2,ASDA-B2-F,DRS70LCSS1BN002,DVPSCM52-SL,DMV-CC400GC290,DRASIMUCAD,PS-F,AX3,IFD8500A,DVP-F485,DVS-G512,AX8,DTME04,DIAEMS,ESP S,PJH-36V300WBCA,DVP-ES2 SERIES

选型指南 - 台达 - 20220420 PDF 英文下载

Design Dk和Dk一般我们在仿真用哪个比较好？还是都需要多加工测试几次试一试？不同频率使用不同的测试方法（Test Method），想请问评估依据是什么？高频用微带线方法才会比较准吗？

请使用罗杰斯提供的77GHz下面的Dk测试结果进行初步仿真。并且推荐您加工测试后，对Dk进行修正。因为罗杰斯的77GHz下Dk结果是由微带长短相差法进行测试的结果，对于patch天线极其串馈的馈线仍不能完全表征。罗杰斯通过了解客户在各个不同频段的应用来选择测试方法，力求提供最接近客户实际应用的参考介电常数和损耗数据。比如，您在77GHz做微带线设计，罗杰斯就采用77GHz的微带线长短相差法进行测试。给出的测试结果，您在仿真软件中使用时会最好地代表实际情况，使您仿真结果和实测能够更好的吻合。目前在77GHz雷达中，大家普遍使用的patch天线，属于谐振结构，与微带传输线的场分布不同。罗杰斯的微带线长短相差法提供的介电常数就不能最好地表征实际情况，您使用这个介电常数仿真后的结果可能与实际不同。罗杰斯有计划使用谐振环法对目前的77GHz常用板材进行进一步测试，得到结果后会向大家公布。

技术问答发布时间 : 2024-08-30