同轴连接器到微带线的转接优化

概述

在比较测量结果与仿真结果时，从测量硬件的同轴电缆到待测设备信号走线的转接段一般被认为是理想的。但在实际应用中，这种“理想”状态在较高频率时通常会导致数据失配(仿真数据≠测量数据)。

图1：SMA连接器用于把测量硬件的同轴电缆连接到PCB，并将同轴模式信号转换为微带线模式，最后传送给待测设备。

仿真输入/输出端口一旦连到PCB走线上(比如连到微带线或共面波导)，就会默认做出这种理想的假设(图2)。虽然有许多方法可以用来确保转接段具有尽可能小的反射，但这个特殊例子重点突出了将完整的3D FEM电磁模型用于连接器的方法。这种方法支持以分析的方式处理转接的寄生效应，使我们远离“理想”状态，并趋于现实。

图2：一般情况下仿真端口直接位于微带线上，忽略图1中的连接器所代表的不连续性，因而会系统性地扭曲仿真结果与测量结果。

设计

在原理图(父文档)中，我们已经绘制了含信号走线的印刷电路板(PCB)。为20mil基板设计的3D连接器从技术上讲就是父文档的亚模型(或子模型)，也就是说设计是分层的。连接器模型允许在连接器的同轴电缆末端布置一个端口(输入端口)，其它端口则被定义为微带线末端的普通波端口(输出端口)。输出端口的参考平面被移动到连接器后面。

没经优化的转接质量

图3中的转接曲线S11表明，良好的固有匹配只到大约2GHz。在10GHz的目标设计频率点，反射高达-10dB。很明显，设计现在将受益于优化后的转接，不仅因为损失的能量，而且因为失配是造成测量与仿真偏差的一个重要来源。

图3：优化之前在同轴端口处的转换段反射系数。