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Übergang vom Mikrostreifen zum koplanaren Wellenleiter (CPW), der in SolidWorks simuliert wurde

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Anwendungen

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Thursday, July 29, 2021
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Übergang von Mikrostreifen zu koplanarem Wellenleiter

Beim Entwurf von integrierten Hybridschaltungen ist der Übergang zwischen Mikrostreifen und CPW wesentlich. Dieser Artikel beschreibt die Anwendung von HFWorks und SolidWorks zum Entwerfen und Simulieren eines Übergangs von einer Mikrostreifenleitung zu einem koplanaren Wellenleiter.

Dieser Ansatz der Verwendung von HFWorks und SolidWorks ist ideal für solche Anwendungen, da die Struktur in SolidWorks einfach modelliert und simuliert werden kann. Eine der Methoden zur Realisierung des Übergangs von Mikrostreifen zu CPW basiert auf zwei Paaren von Übergängen von Mikrostreifen zu Schlitzleitungen. In diesem Artikel wird ein Breitbandübergang von Mikrostreifen zu CPW vorgestellt. Die Struktur verwendet grundsätzlich zwei Paare von Übergängen von Mikrostreifen zu Schlitzleitungen Um dies zu erreichen. Bei der niedrigeren Frequenz unterhalb des Durchlassbereichs enthält die Eingangsimpedanz eine kapazitive Reaktanz. Um der kapazitiven Reaktanz entgegenzuwirken, wird eine kurzgeschlossene Mikrostreifenleitung parallel zur Mikrostreifenleitung geschaltet.

Die S-Parameter-Simulation in HFWorks wurde verwendet, um den Übergang von Mikrostreifen zu CPW für hybride integrierte Schaltungen zu simulieren. Abbildung 1 zeigt das 3D-Modell des Übergangs von Mikrostreifenleitung zu CPW.

3D-Modell des Übergangs von Mikrostreifenleitung zu CPW
Abbildung 1 - 3D-Modell des Übergangs von Mikrostreifenleitung zu CPW (a) Draufsicht des Modells, (b) Unteransicht des Modells

Das Layout des Übergangs von Microstrip zu CPW ist in Abbildung 2 dargestellt, die gemeometrischen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Aufbau der Übergangsstruktur von Mikrostreifen zu CPW mit einem verkürzten Mikrostreifenstumpf
Abbildung 2 - Aufbau der Übergangsstruktur von Mikrostreifen zu CPW mit einem verkürzten Mikrostreifenstumpf
Tabelle

Simulationsergebnisse

3 zeigt einen Vergleich zwischen den simulierten Ergebnissen von S-Parametern und den geeigneten Messungen eines einzelnen Übergangs von Mikrostreifen zu CPW. Die beiden Ergebnisse stimmen überein. Die simulierten Ergebnisse zeigen, dass bei einer Rückflussdämpfung von weniger als 10 dB eine breite Bandbreite von 2,05 bis 9,96 GHz erreicht wird.

Rückkehr und Einfügungsverlust des Übergangs vom Mikrostreifen zum CPW (dB)
Abbildung 3 - Rückführungs- und Einfügungsverlust des Übergangs vom Mikrostreifen zum CPW (dB)

Die maximalen und minimalen Einfügungsverluste des Übergangspassbandes betragen 1,7 dB bzw. 0,2 dB.

Fazit

Dieser Artikel zeigt, wie der Übergang von Mikrostreifen zu CPW mit großer Bandbreite und geringem Einfügungsverlust simuliert wird. Weiterhin wurde eine gute Übereinstimmung zwischen den simulierten und den gemessenen Ergebnissen erreicht. Die Studie zeigt, dass der Einsatz moderner Simulationswerkzeuge wie HFWorks den Designern beim Übergang von Microstrip zu CPW helfen kann, ihre Entwürfe auf einfache Weise in einem Computer zu erstellen und zu validieren, ohne dass mehrere Prototypen erstellt und getestet werden müssen.

Verweise

[1] Ziwen Tao" Broadband Transition Design From Microstrip to CPW", IEEE Microwave and wireless components letters, vol. 25, NO. 11, November 2015, pp  712-714.