微带线阶梯型阻抗变换器(50ohm到100ohm)设计with HFSS

1◆已知介质基片厚度h=1mm 、相对介电常数r =4.4、工作频率0f =2.4GHz 2◆计算得1w =1.912mm

2w =1.012mm 3w =0.442mm 2l =17.572mm

取1l =3l =3mm 介质基片宽度w =22mm 3◆HFSS 建模如下图

仿真得到理想结果曲线时的模型的尺寸数据

width of substrate height of ground height of substrate

width of the strip whose function is to convert the impedance length of the strip whose function is to convert the impedance height of strip

width of the strip whose impedance is 100 ohm length of the strip whose impedance is 100 ohm length of the strip whose impedance is 50 ohm width of the strip whose impedance is 50 ohm width of port

4◆仿真结果

仿真结果在下一页。仿真结果很好，但与后来网分仪的结果差别很大。不过从网分仪上看出此次所做的实物还是实现了在2.4GHz 频率信号下做阻抗变换的功能，同时可观察到该器件在2.556GHz 信号下效果最好。

11S

12S

5◆制作的实物

6◆网分仪结果

7◆计算贴片尺寸所用的程序的代码

#include

#include

#define PI 3.1415926

void main()

{

double c=300000000.0;

double f0;

double Z0,Er,h,LEN,Ee,t;

double w,wz,A,B,bijiao;//不能写w'

while(1)

{

printf("导带厚度t=(毫米)");

scanf("%lf",&t);

printf("工作频率f0=(赫兹)");

scanf("%lf",&f0);

printf("特性阻抗Z0=(欧姆)");

scanf("%lf",&Z0);

printf("相对介电常数Er=");

scanf("%lf",&Er);

printf("介质基片厚度h=(毫米)");

scanf("%lf",&h);

if(t==0.0)

{

bijiao=44.0-2*Er;

if(Z0>bijiao)

{

A=Z0*(sqrt(2.0*(Er+1)))/119.9+(Er-1)*(log(PI/2.0)+(log( 4.0/PI))/Er)/(2.0*Er+2.0);

w=h/((exp(A))/8.0-1/(4.0*exp(A)));

Ee=(Er/2.0+1.0/2.0)/pow((1-(log(PI/2.0)+(log(4.0/PI))/Er) *

(Er-1)/(2.0*A*(Er+1))),2);

}

if(Z0

{

B=PI*PI*59.95/(Z0*sqrt(Er));

w=h*((B-1-log(2*B-1))*2.0/PI+(Er-1)*(log(B-1)+0.293- 0.517/Er)/(PI*Er));

Ee=(Er+1)/2+(Er/2.0-1.0/2)*pow((1+10*h/w),(-0.555)); }

LEN=c*1000/(4.0*f0*(sqrt(Ee)));

printf("导体宽度w=%lf毫米\n",w);

printf("等效介电常数Ee=%lf\n",Ee);

printf("导体长度LEN=%lf毫米\n",LEN);

}

else

{ bijiao=44.0-2*Er;

if(Z0>bijiao)

{

A=Z0*(sqrt(2.0*(Er+1)))/119.9+(Er-1)*(log(PI/2.0)+(log(

4.0/PI))/Er)/(2.0*Er+2.0);

Ee=(Er/2.0+1.0/2.0)/pow((1-(log(PI/2.0)+(log(4.0/PI))/Er)*( Er-1)/(2.0*A*(Er+1))),2);

wz=h/((exp(A))/8.0-1/(4.0*exp(A)));

if(wz>(h/(2*PI)))

w=wz+(1+log(2*h/t))*t/PI;

else

w=wz+(1+log(4*PI*wz/t))*t/PI;

}

if(Z0

{

B=PI*PI*59.95/(Z0*sqrt(Er));

wz=h*((B-1-log(2*B-1))*2.0/PI+(Er-1)*(log(B-1)+0.293-

0.517/Er)/(PI*Er));

if(wz>(h/(2*PI)))

w=wz+(1+log(2*h/t))*t/PI;

else

w=wz+(1+log(4*PI*wz/t))*t/PI;

Ee=(Er+1)/2+(Er/2.0-1.0/2)*pow((1+10*h/w),(-0.555));

}

LEN=c*1000/(4.0*f0*(sqrt(Ee)));

printf("导体宽度w=%lf毫米\n",w);

printf("等效介电常数Ee=%lf\n",Ee);

printf("导体长度LEN=%lf毫米\n",LEN);

}

printf("\n");

}

}

8◆一切经历都是财富

我仿真完全是在用数据去试。改变任何一个数据，甚至是感觉无关的数据如1l、3l和边界尺寸，即使只

改动0.1mm，

11

S也会有明显的变化。但他的变化似乎没有规律，例如1l=2mm时画出一条11

S曲线，改为1

l=2.1mm时，曲线的波谷向右边移动了，再改为

1

l=2.2mm时，波谷跑到第一条曲线的波谷的左边去了。

理论没学到家吧。