2022年ADS中文教程 .pdf

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1、目录：1、 电路模拟基础2、 系统模拟基础3、 DC模拟和电路模型4、 AC模拟和调整5、 S参数模拟和优化6、 滤波器：瞬态，设计指导，momentum （无源电路的 2.5D 模拟工具），DAC 7、 谐波平衡模拟8、 电路包络模拟9、最终电路 / 系统模拟本教程是设计一个用于1900MHz GSM 的 RF 接收系统，包含的部件主要有：1、 200MHz 由集总参数元件构成的低通滤波器2、 1900MHz 由微带线构成的带通滤波器3、 1900MHz 的功放4、 把 1900MHz 变到 200MHz 的混频器5、 其他小部件在完成这个系统的过程中，就可以掌握目录所示的内容。2003 年

2、 9 月名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 21 页 - - - - - - - - - 第一章电路模拟基础.3 概要 .3 目标 .3 目录 .3 开始 .3 1运行 ADS.3 2建立新项目.4 3检查你的新项目内的文件.5 4建立一个低通滤波器设计.5 5设置 S 参数模拟 .6 6开始模拟并显示数据.7 7储存数据窗口.9 8调整滤波器电路.10 第二章系统模拟基础.12 概要 .12 目标 .12 目录 .12 开始 .13 1建立一个新的系统项目和

3、原理图.13 2建立一个由行为模型构成的RF 接收系统 .13 3设置一个带频率转换的S 参数模拟 .14 4画出 S21 数据 .16 5提高增益，再模拟，绘制出另一条曲线.16 6设置一个 RF 源和一个带相位噪声的本振LO.17 7设置一个谐波噪声控制器.18 8设置谐波模拟 .20 9模拟并画出响应：pnmx 和 Vout.21 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 21 页 - - - - - - - - - 第一章 电路模拟基础概要这一章包括基础界面

4、、ADS文件、原理图、模拟、和数据显示等内容。另外还有一个简单的例子。目标建立一个新的项目和原理图设计设置并执行S 参数模拟显示模拟数据和储存在模拟过程中调整电路参数使用例子文件和节点名称执行一个谐波平衡模拟在数据显示区写一个等式目录1运行 ADS 2建立新项目3检查你的新项目内的文件4建立一个低通滤波器设计5设置 S 参数模拟6开始模拟并显示数据7储存数据窗口8调整滤波器电路9模拟一个RFIC 的谐波平衡10增加一个线标签（节点名称），模拟，显示数据开始1运行 ADS 很简单，在开始菜单选择图标，运行后界面如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -

5、 - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 21 页 - - - - - - - - - 2建立新项目a 在主窗口，点击图标：View Startup Directory。会显示你所定缺省目录的ADS 项目文件夹。（一般安装时缺省目录是C:userdefault ，你可以修改，但是注意不能用中文名称或放到中文名称的目录中，因为那样在模拟时会引起错误）b 会弹出如下对话框项目名称为lab1。下面的下拉菜单主要是设定单位的，在微带线布局时有用，我们选择mil 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -

6、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 21 页 - - - - - - - - - C点击 OK 建立新项目，并且会出现原理图窗口。3检查你的新项目内的文件a 看左边的文件浏览窗口。目前显示你在lab1 项目内。b 在主窗口，双击networks 目录 ,目前里面没有原理图文件。4建立一个低通滤波器设计a 在主窗口，点击New Schematic Window图标，也可以使用刚才自动打开的原理图窗口。b 储存原理图。 点击图标， 取名 lpf 。现在 network 目录中会出现lpf.dsn 文件。c 在元件模型列表窗口中选择LumpedCompo

7、nents（集总参数元件）项。示意图如下d 从该选项左边面板中选择电容capacitor C 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 21 页 - - - - - - - - - 可以用 Rotate 图标旋转，放好以后，再放入另一个电容。e 然后放入电感，地，用线把他们连起来。f 在元件模型列表窗口选择Simulation S_Param项，在该项面板中选择Sparameter模拟控制器（象个齿轮）和端口Term 放到图上。用ESC 结束命令。使用图标调整这些元

8、件的参数如下图所示：5设置 S参数模拟a 双击齿轮打开配置窗口，把Stepsize 改成 0.5GHz，选择 ok。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 21 页 - - - - - - - - - b 在上面的窗口点击display 标签，会显示所有可以显示在原理图中的项目。6开始模拟并显示数据a 点击原理图窗口上方的Simulate 图标，开始模拟。b 然后就会弹出状态窗口，显示模拟的相关信息。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

9、 - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 21 页 - - - - - - - - - c 模拟完成以后，如果没有错误，会自动显示数据显示窗口，可以看到窗口左上方的名称为 lpf 。上图的 NOTE 说明， lpf 右上角的 * 代表还没有储存。在这个窗口中可以以表格、圆图或等式的形式显示数据。d 点击 Rectangular Plot 图标，把一个方框放到数据显示窗口中去，会自动弹出对话框，选择要显示的S（ 2，1）参数，点击Add 按钮，选择dB 为单位，点击Ok。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

10、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 21 页 - - - - - - - - - e 然后就会显示一个合理的低通滤波器响应。f 点击 MarkerNew ，可以把一个三角标志放在图上，可以用键盘和鼠标控制它的位置。7储存数据窗口a 储存的缺省名称为lpf ，扩展名为 .dds，该文件会储存在项目文件夹的根目录中，而数据文件，即所有的.ds文件和数据设定，会储存在data子目录中。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -

11、 - - - 第 9 页，共 21 页 - - - - - - - - - b 关上上述窗口，再通过点击原理图窗口的Data Display 图标再次打开这个 lpf.dds 文件。8调整滤波器电路a 点击原理图窗口中的View All图标，会自动调整原理图的显示。b 现在，在 lpf 原理图配合Shift 和 Ctrl 键选择 C1 和 L1。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 21 页 - - - - - - - - - c 点击 Tune 图标开始调节

12、电路。调节的结果会即时显示在数据显示窗口中，在 Trace History 中设定记录的轨迹数量，线上的三角标志会自动调整到最新的线上。d 改变调节的范围：在调节控制对话框中点击Details 图标，可以打开详细的选项控制面板名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 21 页 - - - - - - - - - 可以设置调节范围，调节步长等参数。e 调节过程中，点击Update 按钮，更新原理图中相应元件的参数，也可以点击Component 按钮，增加更多的调整参

13、数。f 调整满意以后， 点击 Cancel 按钮， 数据显示窗口会留下最后一条线，然后可以保存。则部分教程只是为了练习操作。第二章 系统模拟基础概要这一章介绍了如何使用行为模型建立一个系统（例如我们要做的接收系统），这一步是设计系统的第一步， 通过对系统级行为模型的模拟，来接近所需的系统性能。先设定系统组件为所需的性能，然后逐步用独立的电路替换，并可以比较两者的性能差异。目标使用上一章的技巧和经验使用行为模型 （滤波器、 放大器、 混频器） 建立一个RF 接收器的系统项目，RF1900MHz ，IF100MHz 使用一个RF 源，带相位噪声的本振LO 和一个噪声控制器测试系统： S 参数，频谱

14、，噪声等等目录1建立一个新的系统项目和原理图2建立一个由行为模型构成的RF 接收系统名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 21 页 - - - - - - - - - 3设置一个带频率转换的S 参数模拟4画出 S21 数据5提高增益，再模拟，绘制出另一条曲线6设置一个RF 源和一个带相位噪声的本振LO 7设置一个谐波噪声控制器8设置谐波模拟9模拟并画出响应：pnmx 和 Vout 10可选内容SDD（象征性定义的元件）模拟开始1建立一个新的系统项目和原理图使用

15、上一章学到的方法，建立一个新的项目取名rf_sys 2建立一个由行为模型构成的RF 接收系统a Butterworth滤波器 ： 在元件模型列表窗口中找到带通滤波器项目Filters-Bandpass 。插入一个 Butterworth 滤波器。设定为：中心频率Fcenter1.9GHz。 通带带宽BWpass200MHz ，截止为BWstop1GHz。b 放大器： 在元件模型列表窗口中找到System-Amps&Mixers项目，插入放大器Amplifier 。设定 S21dbpolar（10，180） 。c Term ： 在port1插 入 一 个 端 口 。 端 口Terms 在 元 件

16、 模 型 列 表 窗 口 的Simulation-S_Param 中找。关于 Butterworth滤波器请注意Butterworth 滤波器的行为模型是理想情况的，所以在通带内没有波纹。换成滤波器和放大器的电路模型以后，会产生波纹。对于带波纹的系统滤波器，可以采用椭圆滤波器的行为模型。接下来要往系统中添加混频器和本振LO 的行为模型。d 在元件模型列表窗口中找到System-Amps&Mixers项目，在功放 amp 输出口插入一名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13

17、 页，共 21 页 - - - - - - - - - 个混频器Mixer 的行为模型，注意是插入Mixer 而不是 Mixer2 。Mixer2 是用于非线性分析的。e 设定混频器Mixer ConvGain dbpolar（ 3，0） 。这里dbpolar 是极坐标表示，代表3dB。设定 Mixer SideBand LOWER ，设定取混频器两个输出的低端。f 可以按 F5 键，再点击原理图上的组件图形，移动组件的文字。g 在元件模型列表窗口中找到Sources-Freq Domain项目，插入 V_1Tone 源和上图中标出的 50ohm 电阻和地，这样可以提供100MHz 的中频输出

18、。h 如图所示， 在混频器的输出口加一个低通Bessel 滤波器（在元件模型列表窗口中的Filters-Lowpass项目中），设置 Fpass200MHz 。i 在 port2 放一个端口Term。最终的系统电路如下所示：3设置一个带频率转换的S 参数模拟a 插入控制齿轮，设定模拟参数为：1GHz 到 3GHz，step步长为 100MHz 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 21 页 - - - - - - - - - b 编辑模拟控制器，在Param

19、eters标签内选上AC frequency conversion 。c 在 Display 标签内选择FreqConversion 和 FreqConversionPort 两项，让它们在原理图中显示出来。d 点击SimulateSimulation Setup。当对话框出现，把缺省的dataset 名称改为rf_sys_10dB，代表该系统有10dB 的放大器增益。e 点击 Apply 和 Simulate 开始模拟。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共

20、21 页 - - - - - - - - - 4画出 S21 数据a 在数据显示窗口中插入一个网格显示的S21 图形。b 把一个三角标记放到1900MHz 的线上。增益为混频器的转换增益减去因为失配造成的一些损耗。5提高增益，再模拟，绘制出另一条曲线a 回到原理图，改变放大器增益S21 到 20dB。b 点击 SimulateSimulation Setup ，改 dataset名称为 rf_sys_20dB 。点击 Apply ，开始模拟。c 当模拟结束以后，你会被提醒是否改变缺省dataset，回答 No。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -

21、 - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 21 页 - - - - - - - - - d 双击编辑已经有的10dB 线。 当对话框出现， 点击下拉框查看可用的datasets和等式，选择 rf_sys_20dB dataset。e 选择显示 S21 数据，单位选dB，让 S21 在数据显示窗口显示，注意整个dataset的路径会显示出来，因为它不是缺省dataset。f 把新的三角标志放到新的线上，选择所有的标志， 点击命令MarkerDelta Mode On ，看看两个模拟之间10dB 的差值。保存。6设置一个 RF 源和一个带相位噪声的本

22、振LO 接下来演示如何使用谐波平衡模拟器模拟振荡器的行为模型带来的相位噪声。a 用新名称 rf_sys_phnoise 保存当前的原理图。b 在已经保存的原理图中，删除 S_param simulation controller就是那个齿轮， V_1Tone 本振源 LO source，50ohm 电阻和地。c 用 P_1Tone 源更换port1Term，设定功率和频率如下：Freq 1.9GHz，Ppolar（dbmtow（ 40） ，0） 。 注意 polar 与 dbpolar 单位不同， 把源的名称改为RF_source，Num1；d 插入一个线标记Vout（节点），完成后的原理图如

23、下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 21 页 - - - - - - - - - e 在元件模型列表窗口中找到Sources-Freq Domain项目，插入OSCwPhNoise ，连接到混频器mixer 上。设定Freq1.8GHz，修改PhaseNoise list如下图所示。OSCwPhNoise 已经自带了50ohm 电阻注意这和2节中的V_1Tone 加 50ohm 的电阻的功能类似，就是多了相位噪声。7设置一个谐波噪声控制器a 在元件模型列

24、表窗口中找到Simulation-HB项目，在原理图上插入噪声控制器NoiseCon 。注意： NoiseCon 组件和 HB 谐波模拟一齐使用。它便于你把模拟控制和噪声测量分开。你也可以在仅仅使用一个HB 控制器的情况下，为不同的噪声测量设定和使用多个噪声控制。b Freq tab频率标签编辑Noise Con 设定Sweep Type 为 log，范围从10Hz 到10KHz ，步长 5。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 21 页 - - - - -

25、- - - - c 在 Nodes tab 标签中点击Pos Node 下拉框，选择Vout 节点，点击Add 按钮。噪声控制器同其它的ADS 组件一样，能够在原理图中修改节点的名称。d 在 PhaseNoise标签中选择相位噪声类型Phose Noise Type 为 Phase Noise spectrum，设定载频 carrier Frequency 为 100MHz 。这是带由LO 引入的相位噪声的中频频率。e 在显示标签 Display tab 中把如下图示出的项目显示在原理图上，并作出相应的修改。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -

26、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 21 页 - - - - - - - - - 8设置谐波模拟a 在元件模型列表窗口中找到Simulation-HB项目，在原理图中插入HB 模拟控制器。b 编辑 HB 控制器（双击） 。把缺省的频率值改为1.8GHz，点击 Apply 。然后增加RF频率 1.9GHz ，点击 Apply 。c 在 Display 标签中，让MaxOrder 显示出来，点击Apply 。注意：你只需要在控制器中指定本振LO 的频率（ 1.8GHz）和 RF 频率（ 1.9GHz ） 。不需要指定其它的频率，因为Order（谐

27、波）和Maximum order （混频产物）的缺省值将计算电路中其它的tones，包括 100MHz 的中频 IF。d 如下图所示，在NoiseCon 标签中选择NoiseCons。然后使用Edit 按钮选择NC1 为你设定的 Noise Con 的实例名称。点击Add 和 Apply 。e 在显示 Display 标签的 HB Display 标签中，选择下图项目显示在原理图上。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 21 页 - - - - - - - -

28、 - 完整的原理图如下所示，在开始模拟之前，检查是否相符：9模拟并画出响应：pnmx 和 Vout a 插入一个 rectangular 绘制 pnmx 。使用 Plot Options设定 X 轴的单位为Log。插入一个三角标记观察频偏。插入一个rectangular 绘制 Vout ，单位设定为dBm ，在中频信号 100MHz 处放一个三角标记。输入功率为40dBm，加上 23dB 的功放增益和转换增益，输出为图中所示的17dBm。b 储存。你现在已经完成了设计RF 接收器的第一步，在下面的章节中，你将用电路替换系统模型组件。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 21 页 - - - - - - - - -