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1、1,ADS软件仿真技术,2,目录,3,ADS仿真的概念和特点,4,ADS（Advanced Design System） 美国安捷伦（Agilient）公司推出的微波电路及通信系统仿真软件 集成了从IC级到电路级直至系统级的仿真模块 支持射频及系统工程师开发所有类型的RF设计，不需要在设计中停下来更换设计工具。 当前最新版本为2014.01,ADS仿真的概念和特点,5,ADS集成自顶向下的设计理念,ADS仿真的概念和特点,6,射频仿真设计中的三个阶段 系统级设计 电路级设计 器件级设计,ADS仿真的概念和特点,7,ADS仿真的概念和特点,ADS系统级分析 ADS电路级分析 ADS器件级分析,8
2、,安捷伦第12届用户论文集,ADS仿真的概念和特点,9,ADS核心仿真方法 高频SPICE分析及卷积分析(Convolution) 基于SPICE仿真器，可分析低频与高频、线性与非线性电路的瞬态效应.并利用卷积的方法从时域上分析一些频域描述的相关器件，如S参数定义的网络、传输线等。 线性分析 基于频域的线性仿真，用于描述电路网络的线性参数，如S、Z、Y和H参数、电路阻抗、噪声、增益、反射系数、稳定性等。,ADS仿真的概念和特点,10,ADS核心仿真方法 谐波平衡分析（Harmonic Balance） 这是一种用于获取非线性电路和系统的稳态响应解的高精度频域分析方法。它假定信号是由一些稳态正弦
3、信号组成，则系统的响应解也为稳态正弦信号的叠加。 可以仿真优化功放、振荡器、混频器的非线性稳态响应，用于分析电路的非线性，如噪声、功率压缩、谐波等。 电路包络分析（Circuit Envelope） 安捷伦的专利技术，其特点为对于任何类型的高频调制信号（如GSM、QPSK、QAM、LFM）均可分解为时域与频域两部分处理，ADS借鉴SPICE与谐波分析的优点，对低频调制信号用SPICE，对高频载波用谐波平衡仿真。,ADS仿真的概念和特点,11,ADS核心仿真方法 电磁仿真分析（Momentum） 基于钜量法（MOM），可用于2.5D平面电磁仿真分析。可计算微带线、带状线、共面波导等的电磁特性，天
4、线的辐射特性以及电路板上的寄生、耦合效应。仿真结构为S参数、远区辐射场以及表面电流分布。 托勒密分析（Ptolemy） ADS中提供了数字元件模型（如FIR滤波器、IIR滤波器、AND逻辑门等）、通信系统元件模型（如调制解调器、Raised Cosine滤波器）及模拟高频元件模型。具有数模共仿、数字通信系统搭建分析的能力。,ADS仿真的概念和特点,12,ADS的仿真流程,ADS仿真的概念和特点,ADS,激励,模型,控件,S,DC,P-1,13,ADS仿真软件的基本使用,启动ADS2009 1. 程序菜单启动 2. 桌面快捷方式启动,14,ADS仿真软件的基本使用,创建新的工程文件,15,ADS
5、仿真软件的基本使用,一个项目的所有设计及数据都包含在以上几个文件夹中（基于ADS2009） data:项目中的仿真数据 mom_dsn:项目中与钜量法有关的设计及数据 networks：项目中的原理图及布局图 synthesis：项目中数字信号处理的相关数据 verification：项目中的设计规则及校验数据,项目文件夹视图,16,ADS仿真软件的基本使用,显示数据窗口,仿真结果,17,ADS仿真软件的基本使用,菜单栏,元器件面板,工具栏,原理图设计窗口,元器件的电气连接有两种方法：直接连线和命名节点。,18,ADS仿真软件的基本使用,版图设计窗口,19,ADS仿真软件的基本使用,数据显示窗
6、口,以多种图表和格式显示数据 使用标记读取曲线上特定点的数据 使用方程式表现对数据的处理 用文本及插图注释结果,20,ADS中元器件选用 使用ADS自带的元器件库(元器件面板&Library)，可以完成大部分射频仿真 对于特定公司的元器件，可以在相关器件厂商的官网上下载该公司发布的DesignKit,ADS仿真软件的基本使用,21,DesignKit的安装 在器件厂商的官网或者技术支持处获取DesignKit文件，为.ZIP格式 在ADS的主窗口中，点击DesignKit下的install design kit加载.ZIP格式的文件,ADS仿真软件的基本使用,如果Path、Name等栏显示黑色
7、，则表示可成功加载，如果显示红色，则表示加载失败,22,LineCacl ADS提供的一个方便快捷的传输线计算工具软件,ADS仿真软件的基本使用,23,Smith Chart Utility Tool ADS提供的一个史密斯圆图计算工具软件,ADS仿真软件的基本使用,24,ADS中的主要仿真控制器 在ADS中对每一种典型的电路分析方法都有相应的仿真控制器，需要熟练地掌握这几种仿真控制器的使用。 直流（DC）仿真控制器 交流（AC）仿真控制器 S参数仿真控制器 谐波平衡仿真控制器 大信号S参数仿真控制器 增益压缩（XDB）仿真控制器 包络（Envelope）仿真控制器 瞬态（Transient）
8、仿真控制器,ADS仿真软件的基本使用,25,直流（DC）仿真控制器 直流仿真控制器用来分析模拟、射频电路的直流工作特性 不仅可以提供单点的直流分析，还可以提供对参数扫描的仿真,ADS仿真软件的基本使用,对于功放产品来说，晶体管的静态工作点、ATT电路、反相电路等都需要进行仿真设计 实例：主窗口【View】【Example Directory】TutorialSimModels_prjDC1.dsn,26,交流（AC）仿真控制器 交流仿真控制器用来分析模拟、射频电路的交流工作特性 可仿真小信号情况下的电压增益、电流增益和跨导等传输参数,ADS仿真软件的基本使用,实例：主窗口【View】【Exam
9、ple Directory】TutorialSimModels_prjAC1.dsn,27,S参数（SP）仿真控制器 S参数仿真是射频电路最重要的仿真 可仿真小信号情况下的功放的增益、噪声以及稳定性等参数,ADS仿真软件的基本使用,实例：主窗口【View】【Example Directory】TutorialSimModels_prjSP1.dsn,28,谐波平衡（HB）仿真控制器 主要用来分析非线性电路 可设置谐波平衡仿真的基波频率、最高次谐波、扫描参数等 对于功放来说，它可以仿真频谱、三阶交调、失真、负载牵引分析等,ADS仿真软件的基本使用,实例：主窗口【View】【Example Dir
10、ectory】TutorialSimModels_prjHB1.dsn,29,增益压缩（XDB）仿真控制器 用于寻找用户自定义的增益压缩点 将理想的线性功率曲线与实际计算的功率曲线的偏离点相比较，在功放设计时可以方便的找到1dB压缩点,ADS仿真软件的基本使用,实例：主窗口【View】【Example Directory】TutorialSimModels_prjXDB1.dsn,30,大信号S参数（LSSP）仿真控制器 该控制器基于HB仿真 可执行大信号下的S参数分析,ADS仿真软件的基本使用,实例：主窗口【View】【Example Directory】TutorialSimModels_
11、prjLSSP1.dsn,31,包络（Envelope）仿真控制器 可分析复杂的经过数字调制的射频信号 对于包络仿真的部分参数设置 Stop time：仿真执行的终止时间 Time step：仿真执行的时间间隔（这个设置决定了包络信号的带宽，一般时间需1/（2*BW）,ADS仿真软件的基本使用,实例：主窗口【View】【Example Directory】RFICMixers_prjIMDRFSwpEnv.dsn,32,瞬态（Transient）仿真控制器 基于SPICE仿真，直接在时域给出电压、电流和相关参量的变化特性，但随着频率的升高、需要处理的数据点也随着增多，所以一般不处理高频电路 与
12、传统的SPICE仿真相比，ADS瞬态分析可直接使用频域分析模型，如传输线、分布参数滤波器等 可用于VCO起振、PLL锁定过程以及ALC电路分析,ADS仿真软件的基本使用,实例：主窗口【View】【Example Directory】TutorialSimModels_prjTRAN1.dsn,33,ADS中调谐与优化 调谐与优化功能是ADS中的一种辅助仿真工具，可以帮助我们更快的获得所需的结果。 调谐需要我们手动进行操作 可以模拟我们在PCB上移动元 器件、改变微带线长宽等操作 Value：初始值 Max：调谐最大值 Min：调谐最小值 Step：调谐间隔,ADS仿真软件的基本使用,在设置前需
13、要确保原理图上已放置了一个仿真控制器。,34,ADS中调谐与优化 调谐的方法简便，但如果需要调谐的参数过多，就很难迅速、准确的达到目标。 优化是ADS软件自动完成的 只需要两步操作： 1.设置元件参数的优化取值范围 2.添加优化控件和目标控件,ADS仿真软件的基本使用,35,1.射频无源器件的设计-微带威尔金森功分器,ADS软件仿真实例,首先在ADS主窗口中创建一个新的工程文件并命名。,ADS中可以很方便的对各种射频无源器件进行设计，这里以微带威尔金斯功分器的设计进行介绍。,36,1.射频无源器件的设计-微带威尔金森功分器,ADS软件仿真实例,在元器件选择面板选择Passive Circuit
14、 DG Microstrip Circuits。,37,1.射频无源器件的设计-微带威尔金森功分器,ADS软件仿真实例,在这个选项下有多种微带电路可以选择如电桥、混合环、功分器、耦合器、滤波器等。 我们在这里选择功分器控件，并设置相应的参数。,在这里假设设计一个900MHz的功分器，同时兼容800MHz。,38,ADS软件仿真实例,在原理图设计界面选择DesignGuide下的Passive Circuit。在弹出的窗口中选择Passive Circuit Control Window。,39,1.射频无源器件的设计-微带威尔金森功分器,ADS软件仿真实例,在Design Assistant标
15、签下直接点击Design。这样就自动生成了功分器的原理图。,40,1.射频无源器件的设计-微带威尔金森功分器,ADS软件仿真实例,对该原理图进行仿真，可直观地看到仿真结果。,41,ADS软件仿真实例,在原理图设计窗口选择生成版图文件。,1.射频无源器件的设计-微带威尔金森功分器,42,1.射频无源器件的设计-微带威尔金森功分器,ADS软件仿真实例,ADS在版图设计和的PCB设计很类似，也需要定义各个层，为了仿真需要，这里还需要定义板材参数。 这里我们直接将原理图中的信息导入。,43,1.射频无源器件的设计-微带威尔金森功分器,ADS软件仿真实例,在ADS2008之后的版本中加入了基于FEM的E
16、MDS，可以对3D视图进行查看，但操作没有HFSS那么人性化。 通过设置S参数控件就可以进行S参数仿真。,44,1.射频无源器件的设计-微带威尔金森功分器,ADS软件仿真实例,我们将版图仿真结果和原理图仿真结果进行对比，发现两个仿真在3GHz以后频点就有所偏移，因此ADS的原理图仿真在3GHz后就可能不太准。不过3GHz之前的仿真还是可以接受。 通过以上介绍的方法，我们可以直接通过原理图仿真快速地进行各种射频无源器件的设计。,45,2.射频电路设计-ATT,ADS软件仿真实例,在2012年的PKT12042项目中功放产品部进行了ADS模型库仿真的探寻，其中包括栅压温补、电流检测、检波电路、ATT、ALC、调幅、调相、EQ等电路的ADS模型创建并仿真。 下面以ATT电路模型的创建分析为例进行介绍。,ATT电路的核心器件为PIN二极管，这里以HSMP-3814为例。这是安华高公司的产品，我们到公司官网上可以找到该器件模型的相关参数。,46,2.射频电路设计-ATT,ADS软件仿真实例,创建管芯（ Die ）模型。,47,2.射
