2025年在ADS中查看端口输入阻抗的方法

科技前沿 • 2025-04-01 14:20 • 阅读 47

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在ADS的S参数仿真中可以查看网络端口的输入阻抗，现在以一个简单的阻抗匹配网络设计实验来介绍这个功能。

搭建一个阻抗匹配网络

在ADS中搭建一个由理想微带线构成的阻抗匹配网络，端口1的阻抗为50 Ω，端口2的阻抗为25 + j*10 Ω，两个端口之间的微带阻抗匹配网络实现在5.4-5.6 GHz频率范围内两个端口的阻抗匹配。

我们利用OPTIM优化功能来完成微带阻抗匹配网络的设计，设定优化目标为5.4-5.6 GHz范围内的S11< -30 dB，对各微带线的电学长度进行优化。当S11< -30 dB时，表明信号的反射损耗足够小，信号可以有效从端口1传输至端口2，说明网络使2个端口的阻抗匹配。

ADS的OPTIM优化功能的详细使用方法请戳：

在ADS中使用OPTIM优化设计https://blog.csdn.net/snsb_csdn/article/details/?spm=1001.2014.3001.5502

优化后的S11参数在5.4-5.6 GHz范围内S11< -31 dB。

按照阻抗匹配的原理，端口1的阻抗为50 Ω，那么从端口1的A点向网络看到的输入阻抗应为50 Ω；端口2的阻抗为25 + j*10 Ω，从端口2的B点向网络看到的输入阻抗应为其共轭25 - j*10 Ω。

查看端口的输入阻抗

现在就来查看端口的输入阻抗。端口处的输入阻抗可以利用S参数仿真中的“Zin”控件来查看。向原理图添加“Zin”控件，在其设置页面中编辑其表达式：

Zin1=zin(S11,PortZ1)

其中参数S11为端口1的反射系数，参数PortZ1为端口1的阻抗，控件将根据这两个数据计算从端口1的A点处看到的网络的输入阻抗。

如果想查看端口2的B点处看到的网络的输入阻抗，则需要将控件的表达式相应改为：

Zin2=zin(S22,PortZ2)

我们向原理图添加两个Zin控件，分别查看从两个端口处看到的输入阻抗，设置完成后后进行运行仿真，来查看结果。当频率为5.5 GHz时，两个端口的阻抗及从两个端口处看入的网络的输入阻抗如表1所示。可以看到，两个端口的端口阻抗与从该端口处看到的网络输入阻抗在误差允许范围内均为共轭，故满足阻抗匹配。

表1. 阻抗仿真结果统计

以上实验同时验证了利用优化反射系数的方法来设计阻抗匹配网络方法的可行性以及查看端口处输入阻抗的方法的准确性。

现在，我们将端口1的阻抗修改为100 Ω，重新进行仿真。

可以看到，从端口1的A点处看到的网络的输入阻抗没有发生变化，因为在此处看到的网络和负载未发生变化，这也说明修改端口的阻抗是不会影响从该端口处看到的网络的输入阻抗的。

从端口2的B点处看到的网络的输入阻抗则发生了变化，因为从此处看的负载（即端口1）的阻抗发生了变化。这个结果是正确的。

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