ADS仿真 之 Momentum 仿真实战

        Momentum是ADS提供一种三维平面电磁仿真器，采用矩阵法的仿真方式， 可以仿真一些如微带线滤波器、天线辐射特性、 PCB布局的耦合和寄生效应等。 传统的Momentum仿真有两种模式，Momentum MW和Momentum RF模式， MW模式计算较为准确，且能分析辐射效应等， RF模式适用于频率不太高，同时无需考虑辐射因数的场合，这种仿真方式较为快捷，同时ADS2008之后的版本还引入了采用有限元仿真方法的EMDS。 Momentum一个较为重要的仿真功能是能够完成原理图和版图之间的协同仿真，所谓协同仿真是将版图布局加入到原理图电路图中协助仿真，如此在原理图中就加入了因为版图中可能引入的耦合等寄生效应带来的影响，这种仿真方式打破了原理图与版图之间的隔离。

一、微带线滤波器仿真
        这里介绍一个5GHz的微带线滤波器的仿真过程，来熟悉momentum的版图仿真。 采用的5GHz微带线的参数规格如下所示。。

        1、 首先新建工厂和原理图，在新建原理图时选择new layout window。
        2、 设置layout层，这里微带线的是在top层，且PCB版为两层，一个接地层和信号层， 在ADS中接地层是默认存在的，所以只需要设置一个信号层即可，在options->layers中，保留ID为0和1的两层，其他全部删除，将ID为1的层名字修改为filter， shape display为filled。
        3、 建立微带线滤波器模型， 根据滤波器的尺寸参数，选择 矩形绘画工具，然后选择菜单inset->coordinate Entry弹出的coordinate entry中设置坐标轴的方式后，输入起始坐标和对角的终点坐标，来确定一个矩形的尺寸，依次画出几个矩形拼出滤波器的形状；

        4、 按住Ctrl后选择所有的形状，选择edit->Merge->Union合并所有矩形形状为1个；
        5、 选择momentum->substrate->create/modify弹出PCB基板的设置窗口， 在substrate layer选项卡中设置板厚，介质系数，在layout layers选项卡中将第二步设置的filter层映射到金属层，
并设置金属厚度，金属默认是理想导体。
        6、 在滤波器的输入和输出加入两个端口，并在momentum->port edit设置两个端口类型为single mode，端口阻抗50Ohm
        7、 执行momentum->Simualtion->S-parameters,打开S参数仿真窗口，设置频率的扫描方式和频率范围分别为线性和2~12GHz，步进为0.1GHz，单击add to frequency plan list后，单击
simulate
        8、 在数据显示串口中添加S12和S11 S22的显示结果。

Layout原理图和仿真结果如下所示：

二、协同仿真

        电磁协同仿真是将layout中得到的布局走线以元器件的方式放入原理图中进行仿真， 在仿真过程中会调用layout中的版图进行网格划分计算各种仿真需要的参数，在配合原理图中元件的值，得到一个类似于真实情况下的结果。
        这里介绍一个低通滤波器的协同仿真过程：

        1、 首先新建工程和原理图，原理图中建立chebyshev滤波器，但是元件采用村田元件， 并添加村田元件控件；

        2、 在原理图中将两个终端Term禁用，添加两个端口Port ，替代原来的term1和term2， 选择layout->Generate/update layout…确定， 生成一个layout原理图，

        3、 合理布局三个元件的位置，并删除两个接地符号，在layout中，如上面的两个接地符号是没有意义的， 只是作为一个接地提醒，经过布局后的原理图如下，包括元件的走线，和外面包地以及地孔， 元件的走线、包地的形状如9.1节中介绍一样，采用矩形绘画工具完成，绘画时选择的layer为cond层，地孔的添加时选择hole层。

        4、 删除三个元件， 并在每个元件的端口处添加port， 选择momentum->Port->Editor，选择
layout中的端口，将端口类型设置为internal类型， 如此将所有的端口均设置为内置类型；

        5、 选择momentum->substrate->Create/Modify…进入对基板设置， 在substrate layers中设置介质层厚度和介质损耗，在layout layers中将strip映射到金属层，并设置金属厚度和相关参数， 选中介质层，选择hole layer，将介质层映射为有过孔属性，过孔为hole层。

        6、 此时可以进入EMDS->3D Preview查看版图的3D图。
        7、 选择momentum->Enable RF mode，选择Momentum RF->Componen->Create/update，进入元件生成窗口， 设置网格划分规则和勾选delete previous database和去掉add lastsimulation result，点击确定。
        8、 新建一个原理图，在原理图中打开元件库，在projects下面找到相应的工程下面的新建元件，将其添加到原理图中，按照S参数仿真方式，添加相应的仿真控件和终端， 即可运行仿真

        从仿真结果可以看到，理论上的仿真和加入了版图的仿真之间还是存在一定的差异。最重要是可以确定参数变换的趋势，为工程师节约调试时间。

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