[案例实践]CST MWS关于波导端口的问题

先确定一下你的这个微带天线有没有共模阻抗的要求，没有就先不要考虑。理论上讲，真正需要先考虑的是Transverse Conversion Loss和Transversion Conversion Transfer Loss这两个参数，如果这两个参数有要求，才需要考虑共模的东西。 (8qD'(@  
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“用一个比较简单的对称阵子天线来测试这个巴伦的性能”，严格意义上讲，这并不是一个严谨的测量方法。因为你得到的是balun和dipole作为一个系统的性能，并不是balun本身的性能。在这个基础上，有两种情况：
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1. 把balun和dipole（或者微带天线）按照“一个”系统设计仿真，这个方便测量，ENA接非平衡端就搞定一切。但是对于仿真，需要把天线结构计算在内才能和实测直接比较。这样会延长仿真时间，硬件资源强劲的话，可以接受。如果仿真不加天线，那要楼主要能够把dipole从测量数据里de-embed出去，两者之间有电磁耦合的话，de-embedding的结果很可能和仿真不吻合。 .RFijr  
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2. 直接单独测量balun，考验楼主能不能用ENA这样的设备测量平衡端口差模模式下的S参数。

我们有矢量网络分析仪，可以测量，我想的是在仿真时，先利用集总端口（相当于理想情况下）把对称阵子天线的参数在相应的频带调到最好，然后再将巴伦结构和对称阵子一起来仿真，比较一下前后的S参数之类的，从一定程度上也可以验证一下巴伦的可靠性...（这边有配置还可以的服务器吧） z (1zth  
我们那个天线当时仿真的时候也是用集总端口馈电的，应该没有考虑共模阻抗...

贴点基础知识吧... D<bU~Gd,P  
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差分传输线模型 {LT4u]#  
差分传输线是高速线路板设计工作的一部分。本论文将描述差分传输线模型，该模型在线路板设计的高速仿真中是非常有用的。 0^}'+t,lc  

图片:1.jpg

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为便于分析，差分线对常常根据它的奇模和偶模阻抗和延迟来描述，而这些与其差模和共模对应的部分是密切相关的，因此可以用方程1来计算。 A?
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图片:2.jpg

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这儿Ctot = Cself + Cm 。Cself是一条线与地之间的电容，而Cm是两条线之间的电容。 5B>Q6  
Lself和Lm分别是一条线的自电感，和两条线之间的互电感。 &cu] vw  
差分阻抗被定义为在两条差分驱动的导线之间所测得的阻抗。（所谓差分驱动就是指当两个完全一样，但极性相反的信号）。差分阻抗是对着奇模阻抗而言的，所谓奇模阻抗是指当两条导线被差分驱动[3]时，在差分线对中一条传输导线的阻抗。偶模阻抗是指当两条导线都被一个单一的对地共模信号驱动时，在差分线对中两条导线的阻抗。 L)/6kt=  
利用方程1，可以推得： UOu
6LD/|h  
  

图片:3.jpg

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差分阻抗 y Tw',N{  
  

图片:4.jpg

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共模阻抗 VPM|Rj:d  
差模和奇模，共模和偶模这两种情况的延迟是相等的。请注意：若差分线对（pair）的两条导线之间不存在任何耦合，则偶模或奇模阻抗值可以简化为由下式确定的单线特性阻抗： ]CIQq1iY  
  

图片:5.jpg

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在大多数实际情况中，偶模和奇模延迟也将是差分的[4]。 3|~(?4aE  
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看了一天书...给出一些想法和问题... Qn*6D  
想法1:对于差分阻抗和共模阻抗是针对于不同的激励形式来用的，如果是严格意义上的等幅同相激励的话，我想这时应该只有共模阻抗，没有差分阻抗，当激励是等幅反相的话，这时就只有差分阻抗，而没有共模阻抗，但是实际的仿真和现实中是不能做到完全的等幅反相或者同相的，所以实际上在仿真或者现实中是两种阻抗都存在的，那么如果是两个器件要连接起来的话，就必须都要考虑，这样才能让两个器件匹配的很好... DZJeup?Z  
问题1： )nhfkW=e  
（1）同轴输出的信号来连接共面波导时，是属于差模驱动还是属于差模驱动与共模驱动的等幅叠加？（我觉得应该是后者，因为同轴线可以理解成内导体电势为V，外导体为0吧！） 2[.5oz`  
（2）信号从同轴线到共面波导再到耦合微带线，这个过程中应该存在着模式的转换，因为在耦合微带线输出口我们需要的差模信号，所以是否可以通过这个巴伦将输入的共模信号全部转化为差模信号？即能不能实现在耦合微带线端口的差分阻抗为想要得到的值，而共模阻抗为0？ 3nwz<P  
（3）我们在仿真那个天线时用的离散端口，是否可以理解成理想的差分端口？即共模阻抗为0，那么仿真时设置的阻抗就是指差分阻抗咯? 0[lS(K  
（4）还有一个问题是，我们的微带巴伦结构是有地的，而微带天线是没有地的，那么如果我实现了巴伦输出的差分阻抗为200欧的话是否可以直接和天线连接？ -dg}BM  

“1. 最好使用Multipin Waveguide Port（或者普通Waveguide Port）精确地调整两个端口的阻抗。端口一要接近50欧姆，端口二的差模阻抗要接近200欧姆。可以在Transient Solver里选择"Calculate Modes Only"，只计算端口模式，得到line impedance就好。这样的话，可以大幅提高网格密度，建议使用Local Mesh Properties确保每个Microstrip（或者你觉得是CPW）上生成三条网格线（XY面）。” z#RuwB+  
弱弱的问一下，line impedance是不是指端口的阻抗，只计算端口模式也就是指在只考虑端口的结构的前提下计算的阻抗，这个阻抗值只和端口结构相关？ ^@K WYAAW5  
我想问一下，仿真时用波端口激励是否可以设置差模和共模信号啊？ "ct58Y@  
按照你说的我应该把端口一得line impedance调到50欧姆，那二端口的line impedance呢？ <}cZi4l'  
我想这个巴伦的最后指标应该是： -8/JP  
1.S11、S22<-10db，S21<-0.5; 5~QTg  
2.输入阻抗为50欧姆，输出差模阻抗阻抗为200欧姆； S_$nCyaH2  
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这里一并讨论23楼和24楼的问题。 9rS,?
  
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“对于差分阻抗和共模阻抗是针对于不同的激励形式来用的，如果是严格意义上的等幅同相激励的话，我想这时应该只有共模阻抗，没有差分阻抗，当激励是等幅反相的话，这时就只有差分阻抗，而没有共模阻抗，但是实际的仿真和现实中是不能做到完全的等幅反相或者同相的，所以实际上在仿真或者现实中是两种阻抗都存在的，那么如果是两个器件要连接起来的话，就必须都要考虑，这样才能让两个器件匹配的很好” L#!$hq9{_  
Q1]Wo9j  
差模阻抗（Differential Mode Impedance）和共模阻抗（Common Mode Impedance）是微波系统固有的属性，没有“不存在”这个说法。只是 共模 阻抗 在理想 差模工作模式下 对系统性能 没有影响，差模阻抗 在理想 共模工作模式下 对系统性能 没有影响。这是 把一个混合模式 的微波系统 分成差模等效电路 和共模等效电路 的基础。 jzMg'z/@J  
GMe0;StT  

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^Et,TF\  
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H2r  
“同轴输出的信号来连接共面波导时，是属于差模驱动还是属于差模驱动与共模驱动的等幅叠加？（我觉得应该是后者，因为同轴线可以理解成内导体电势为V，外导体为0吧！）”  J `x}{K  
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同轴线不属于平衡结构，通常来讲没有人会去分析它的“差模”和“共模”，工程上只关心“信号”和“地”。从定义上讲，差模和共模都是针对两条并行的传输介质而言的。 i7s\CY  
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7?n-NP  
“信号从同轴线到共面波导再到耦合微带线，这个过程中应该存在着模式的转换，因为在耦合微带线输出口我们需要的差模信号，所以是否可以通过这个巴伦将输入的共模信号全部转化为差模信号？即能不能实现在耦合微带线端口的差分阻抗为想要得到的值，而共模阻抗为0？” xU:4Y0y8  
;AJ< LC  
这里你的概念非常混乱，你应该还没有了解模式转换的定义。 rei5{PC  
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首先，不存在“输入的共模信号”这个说法，能量（或者功率）是从非平衡的同轴线输入的，没有共模这个概念。 vnZ4(  
C]Q>*=r  
其次，从非平衡到平衡端，输入的能量被传输到输出端，在输出的两个端口表现的（或者期望的）电压值以“地”为对称，我们才称之为差模形式。这个balun的目的也是为了得到标准的差模输出，因此这个是我们想要得到的。 3sb 5E]P  
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第三，虽然没有所谓的“输入的共模信号”，但是由于balun设计上不能达到理想平衡，因此会造成一部分差模能量被转化为共模能量。注意，这才是真正模式转换（Mode Conversion）的原因。这个属性由两个参数来衡量，就是我之前提到的Transverse Conversion Loss (TCL)和Transverse Conversion Transfer Loss (TCTL)，可以理解为差模到共模的Return Loss (RL)和Insertion Loss (IL)。如果是一个共模器件，由于自身非理想平衡的原因，会有部分共模能量被转化为差模能量，这个由Longitudinal Conversion Loss (LCL)和Longitudinal Conversion Transfer Loss (LCTL)来描述，相当于共模至差模的RL和IL。 4i`S+`#  
注意：从上面可以看出，对于工作在单一模式（差模或共模）的balun（或者其它微波系统），这种模式转换是我们不想要的，是有损于系统性能的，这4个参数应该越小越好。在测量领域，模式转换通常被称为"Unbalance Attenuation"或者"Mode Conversion Losses"。 E|{m"RUOy  
pl?kS8#U?  
第四，共模阻抗不可能为零。 kF?S 2(vH  
4&]%e6,jH  

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“我们在仿真那个天线时用的离散端口，是否可以理解成理想的差分端口？即共模阻抗为0，那么仿真时设置的阻抗就是指差分阻抗咯？” kfRJ\"`   
XECikld>  
离散端口本身并不是差模的，只是因为你把它跨接在了平衡端口之间，它才表现为差模的输入源。如果是两个离散端口，“同方向地”分别接在平衡端口和“地”之间，那么就可以看作 是 共模 输入源（CST不建议这样设置）。 phmVkV2a;#  
>Fp&8p`am  
仿真时设置的离散端口阻抗是差模输入阻抗，原则上讲，这应该是一个标准值（Reference Value），100欧姆或者200欧姆等等。 1\IZcJ {  
7jT#BWt  

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_jo$)x+'x  
“我们的微带巴伦结构是有地的，而微带天线是没有地的，那么如果我实现了巴伦输出的差分阻抗为200欧的话是否可以直接和天线连接？” %z2oDAjX  
b*`fLrqV.  
我认为可以，因为差模形式不存在“地”。这也是为什么会有非屏蔽的双绞网线（Unshielded Twisted Pair）。 !?6.!2  
A6Q c;v+  

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yi|:}K$  
“仿真时用波端口激励是否可以设置差模和共模信号啊？” *#6|!%?g  
H4 =IY  
可以，如果要使用波导端口，则必须使用Multipin Waveguide Port，普通的Waveguide Port好像只工作为差模形式（个人经验）。也可以使用离散端口，设置相对复杂。 F@EZ;[  
8:<1|]]  
设置为Multipin Waveguide Port时，差模形式的line impedance要调整到200欧姆。共模阻抗你没有指标要求，没有建议。 77tZp @>hn  

哇.........好多知识啊，呵呵，先回个帖再慢慢消化...多谢楼主了...

佩服二位   最近也在研究CPW和CPS馈电的dipole形式的天线，但对于文章中提到CPS特性阻抗很是不懂   CST里面的line impedance仿真不准确

现在我也要做这方面的东西    求助二位

引用第27楼hawkflyxkw于2010-10-24 14:00发表的 : 3jNcL{  
CST里面的line impedance仿真不准确 j*5VJ:  

2Y+*vNs3  
"hfwj`U  
这个说法太笼统，为什么你觉得不准确？有准确的测量结果作参照？有信心CST MWS中的设置是正确而且准确的？什么参照都没有，“不准确”从何而来？ m{*l6`dF