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1、射频微波EDA课程报告学院：班级：姓名：学号：指导老师：2015年5月一、 本课设学习目的通过射频微波EDA课程设计的学习， 在学习EDA仿真软件ADS使用方法的基础上，掌握最基本的射频无源/有源电路的工作原理与系统仿真设计。加深对于EDA的理解，并将理论与实践相结合，用实践证明理论，更深入掌握EDA。二、 本课设报告内容（一）、利用ADS进行放大器匹配电路设计。要求：1）使用晶体管为bjt_pkg （参数beta=50），2）中心频率为1900MHz，对应的S2130dB，S11和S22-30dB。1）相关电路原理简介：（一）1.导入ac_vcc.dns，按照书本所示更改电路图，添加终端负载
2、等元件，写入改变终端阻抗的方程：2）必要的设计参数、步骤、仿真电路图2.开始仿真，引入S21的矩形图，并插入标志，得到如下：3.运行仿真，输出portZ（2）数据列表，可以看出，当频率大于等于400MHz时，负载阻抗为35欧：4.在数据显示窗中计算感抗，容抗值：（3）插入列表，显示电感值和感抗范围:(二)1.代入L和C的计算值并仿真，电路图如下：2.在数据显示窗口显示，对传输参数S12和S21，和反射参数s11和S22仿真数据绘图并做标志，如下图所示：（三）匹配电路设计：1.启动史密斯原图工具，由上可知ZL阻抗值为419627-j*154419，设置完成后，并联相应的电容和电感，使之达到匹配点
3、：2.频率范围为03.8GHz时，S11参数曲线如下图所示：3.完成匹配之后，单击史密斯控件，并单击按钮，进入子电路，如下图所示：4.将史密斯控件直接进入电路输入端，如图所示：5.进行仿真，添加S11，S21，S22数据显示，输入端已经达到匹配，但输出端没有匹配：（四）输出端阻抗匹配：1.引入S11和S22的史密斯圆图，并在1900MHz处插入标志，如图所示;2.通过史密斯圆图可得知S22的实际阻抗值，输入并进行阻抗匹配，可得如下结果：3.将史密斯控件插入电路并仿真得出如下结果：由图可看出，尽管S22达到了指标要求，但S11,没有达到要求。这时需要用参数优化功能，进一步完善电路要求：（五）参数
4、优化1.设定Goal和optim控件，对Goal进行设置：2.对电容进行设置，将optimization status选项改为enable，使之能进行优化，并以此为基础，对L3，L4，C3，C4进行设置：. 3.完成设置后的电路图如下：4.对电路进行仿真，可看到仿真状态显示窗口5.在数据显示窗口中插入矩形图，找到最后一次迭代的仿真数据，并显示S11，S21，S22仿真曲线。如下图所示：6.在数据显示窗口中，插入史密斯圆图并绘制S11和S22仿真曲线，同时利用Z0=50欧进行阻抗替换：7.在将各优化变量的值更新为最终优化值后，最终电路图如下所示：8.双击电感L3，将电感的optimization
5、 status参数设置为“disable”，并单击ok，并以同样的方法使其他的电容和电感禁止优化，并修正4个L和C匹配元件值，得到如下电路图：9.进行仿真。得到如下：数据显示窗口打开后，插入S11，S12，S22数据，并在史密斯圆图上对S11和S22绘图，得到如下：（二）、 利用ADS进行Wilkinson功分器设计。要求：1）通频带为1.11.3GHz，2）功分比1：1，3）带内各端口反射系数S11，S22，S33小于-20dB，两输出端隔离度S23小于-25dB，传输损耗S21和S31小于3.1dB，4）要求S参数在带宽内尽量呈对称分布。1）相关电路原理简介：2）必要的设计参数、步骤、仿真
6、电路图：1、 计算微带线的宽和长： 中心频率为1.2GHz，z0=50：2、 设置VAR的参数，依次添加微带线的W，L，S参数如下图所示： 3、 添加三个端口，选择SP控件，并设置扫描频率范围和步长。再选择控件Optim，并设置优化方法及优化次数。选择优化目标Goal，并设置优化目标，如下图：4、单击仿真按钮进行优化仿真，仿真结束后，执行菜单命令【Simulate】/【Update Optimization Values】开始优化,弹出优化窗口，保存优化后的变量值。3）结果及分析关掉优化控件再观察仿真的曲线如下：由上图可看出，在频率为1.2GHz时，S11小于-20dB,满足设计要求，S21、
7、S31小于3.1dB，均满足设计数值要求，但从图中可看出仿真结果曲线不对称，S23为-22.213大于-25dB,未达设计要求，因S参数曲线不满足指标要求，故无法进行版图仿真。（三）、设计LC切比雪夫型低通滤波器。要求：1）截止频率100MHz，衰减为3dB，2）带内波纹为1dB，3）频率大于125MHz，衰减大于20dB，4）Z0=50 Ohm。1）相关电路原理简介2）必要的设计参数、步骤、仿真电路图：（一)：低通滤波器的设计与仿真：（1）由要求所得，截止频率为100MHz，衰减为3dB，波纹为1dB，频率大于125MHz，衰减大于20dB，特性阻抗为50欧。元件级数为n=5；（2）根据元件
8、值和低通原型向低通滤波器转化公式可得出各元件值的参数分别为：C1=70pf; L2=90nH ; C3=99pf ;L4=90nH ;C5=70pf:（3）根据元件参数及书本画出原理图：（4）进行仿真，单击仿真按钮，输出S（1,1），S（1,2），S（2,1），S（2,2）的参数随频率变化的曲线：（5）结论：由于S(1,1)和S（2,2）曲线相同，S（1,2）和S（2,1）曲线相同，所以所见只有两条曲线。（二)：带通滤波器的设计与仿真：根据元件参数及书本画出原理图：进行仿真，单击仿真按钮，输出S（1,1），S（1,2），S（2,1），S（2,2）的参数随频率变化的曲线：（5）结论：由于S(1,
9、1)和S（2,2）曲线相同，S（1,2）和S（2,1）曲线相同，所以所见只有两条曲线。（三）利用ads设计集总参数滤波器：（1）在组件面板中选择双端口低通滤波器控件，插入到原理图：（2）在窗口中选择“Filter Control Window”进行滤波器参数设计。在滤波器设计导向窗口中，输入滤波器的三个详细特征参数：Ap=3; Fp=1GHz ; Fs=2GHz:（3）改变“Response Type”项内容，可以看到滤波器的响应曲线发生了变化：（4）单击design，开始滤波器的设计，系统将自动设计一个集总参数滤波器：（5）如下图，可以观测到滤波器的各个集总参数元件值：（6）滤波器的组件的子
10、电路：（7）如图：插入端口和接地，组件如图所示的原理图;（8）单击仿真按钮进行仿真：出现如图的S(1,1)和S（2,1）的参数输出：3）结果及分析：结论：由上图可以发现：S21曲线，滤波器在1.7GHz处的S21参数接近阻带衰减-20.056dB，这满足设计要求，m1在1GHz处的通带内损耗为-3dB，也满足设计要求； S11曲线：滤波器在1GHz的频点处插入反射系数为-3.021dB，也满足要求。（四）.设计1.8GHz的低噪声放大器。要求：1）S11和S22-10dB，2）噪声系数nf2。1）相关电路原理简介：2）必要的设计参数、步骤、仿真电路图：低噪声放大器的设计;（一）晶体直流工作点扫
11、描： （1）如书本所示画出原理图，并按照书本配置各控件参数：（2）单击仿真按钮进行仿真，得到如图所示结果图：（二）S参数扫描：（1）查找元件pb_mot_MMBR941_19961020(此处教材为2012版)，并插入至原理图中。（2）按照书本选择控件，并放至原理图中，改变其参数，将控件用导线连接，按照书本所示画出原理图：（3）单击仿真按钮进行仿真，得出如下所示图形：（4）放置矩形框到数据窗口中，画出S（1,1）随率变化的曲线：可见S11随频率的增加而减少，在3GHZ时开始减缓递减:(5)插入以dB形式给出的S11参数随频率变化的关系：（6）放置矩形图到数据窗口中，画出nf（2）参数随率变化曲
12、线：（三）：输入阻抗测试：由图可得出1.8GHz的输入阻抗为18.615+j3.772(四)输入阻抗测试：（1）如书本所示选择控件及连接电路图：修改SSmatch控件的频率参数为1.8GHz，根据输入阻抗测试可得知，1.8GHz时的输入阻抗为18.615+j3.772，因此，修改控件的输入阻抗属性为18.615+j3.772 ohm：（2）执行菜单命令，生成匹配网络：（3）进入匹配网络。可得到如图所示子电路：（4）单击仿真按钮进行仿真，放置矩形图到图形显示窗口中，显示S11，S12，S21，S22随频率变化的曲线：可见，电路的已经达到了比较好的性能，输入匹配良好（5）放置列表窗口到显示窗口中，
13、选择Zin1, Nfmin ,nf(2),的参数对应频率的值，可得出，增益，稳定系数和噪声系数都比较好：（五）输出匹配设计：（1）如书本所示连接电路图，修改参数，同时修改微带线SSMatch的频率为1.8GHz，修改它的输入阻抗为18.615+j3.772：（2）进行优化仿真：（3）完成优化后，保存优化成果：（4）单击仿真按钮后，出现数据显示窗口，显示S11，S22，S12，S21的频率变化的曲线，如下图所示：3）结果及分析由仿真结果得出，S11，S22的参数结果小于-10dB在频率为1.8GHz时，nf为0.016小于2可得:该低噪声放大器满足要求。三总结与展望经过这几周的ADS软件实验操作，通过自己摸索与教师同学的指导，我熟悉了这个应用软件的操作步骤，也熟练掌握了EDA的理论运用。在实验具体操作中，我对于EDA射频电路的设计与仿真有了初步的理解，也能解决在实际设计与仿真中出现的一些问题和注意点，从而对ADS这款软件的熟悉度和操作性有了更深的了解。相信在这次EDA电路设计与仿真实验结束以后，我仍然会对ADS，对EDA产生浓厚的兴趣。
