マルシャンバランのシミュレーション

ここでは、S パラメータ HFWorks シミュレーションによって検証された 1 GHz 帯域幅で 2.4 GHz で動作するマーチャンド バラン デザインを紹介します。バランは、入力電力を均等に分割し、2 つの出力間で 180° の位相シフトを作成するという優れた性能を示しています。

図 1: SolidWorks での構造の 3D ビュー

シミュレーション

散乱パラメータ ソルバーは、目的の変数と周波数応答を提供するため、このような構造に最適なアナライザーです: リターン ロス、挿入損失、入力信号と出力信号の間の相対位相シフトなど。グランド スロットの表面とビアにも同様に適用されます。

負荷/拘制約

導体は厚さ 0.8 mm の RO4003 基板 (E _r =3.38) に印刷され、厚さゼロの導体と見なされます (分割線機能が使用されます)。各出力ポートの分岐の端に小さなビア (導体パスとグランド プレーン間の垂直ピン) があります。エアボックスは、基板の上にモデル化され、接地スロットからの放射を考慮に入れるために、同様に底まで拡張されることが好ましい。

ポートの割り当てについては、ポートのインピーダンスを計算する方法がいくつかあることに注意してください。したがって、結果は提案するインピーダンスのタイプによって異なります。 HFWorks を使用すると、構造全体をシミュレートしなくても、ポートがもたらす各インピーダンスを調べることができます。これを行うには、スタディ プロパティ ウィンドウで [3D ソリューションをスキップ] をチェックするだけです。ここで、Zpv と Zvi の計算のための積分線を定義する部分に入ります。 HFWorks は、両方ともポートの電圧の表現を必要とするため、インピーダンス用にこのラインを必要とします。積分線は、ポートの表面にある 2 つのポイントによって定義されます。2 つのポイントは、電界が最大であると想定されるパスを示します。一方で、キャリブレーション パス機能を使用して、電界の方向、つまりポートのモードに制約を与えることができます。

図 2: ポートのインピーダンス

結果

HFWorks シミュレーターの精度を検証するには、シミュレーションの結果を測定値と比較する必要があります。次の図は、1 GHz から 4 GHz までの構造の挿入損失とリターン損失を示しています。

図 3: バランの入力ポートでの反射係数

図 4: バランの出力ポートでの挿入損失

図 5: 3 GHz での 3D 電界分布

参考文献

[1] A New Planar Marchand Balun Zhen-Yu Zhang, Yong-Xin Guo, L.C. Ong, and M.Y.W. Chia 2005 IEEE