搜索
95实验六、滤波器：设计指导、瞬态和矩量法仿真概述这节将说明在ADS中创建滤波器和使用瞬态仿真器的基本操作。设计指导是用来构建一个集总元件滤波器，矩量法（Momentum）是用来测试微带滤波器。任务运用设计指导构建一个200MHz中频低通集总参数滤波器构建一个1.9GHz射频带通微带滤波器在微带滤波器中完成瞬态分析用矩量法（Momentum）仿真微带滤波器选学——DAC（数据通路元件）练习目录1.改变项目，开始运行设计指导…………………………………………962.放入一个LPF（低通滤波器）Smart元件并设计滤波器………………973.1.9GHz微带带通滤波器…………………………………………………994.在微带滤波器中的瞬态分析…………………………………………1015.在电路版图（layout）中进行矩量法（Momentum）仿真………………1046.选作：数据通路元件（DataAccessComponent）的阻抗响应……11096步骤1.改变项目开始运行设计指导。以下步骤将说明一个设计指导怎样既快速又准确地生产一个滤波器。其方法与E-syn类似，但对期望的响应和拓扑结构有更多的选择和更强的控制。a．进入ADS主窗口，然后点击FileopenProject。b．如果你被提示保存所有你当前的文档，选择YestoAll，然后打开你先前的任务system_prj。c．新建一名为filter_lpf的原理图。d．确认该原理图是当前你的屏幕上唯一打开的原理图。现在我们将通过以下三个步骤开始该过程。点击命令DesignGuideFilter。出现对话框后，选择FilterControlWindow并点击OK。然后找到新窗口FilterDesignGuide。在下一步，你从面板放入一个smart元件之后该窗口将被激活。97在滤波器设计指导控制窗口中点击ComponentPalette—All图标（如xia下图所示）。在你的原理图窗口中会立即出现元件面板。现在你就可以放入smart元件了。2.放入一个LPF（低通滤波器）Smart元件并设计滤波器。a．在即时（prompt）对话框出现后，在FilterDG（DesignGuide）面板中选择low-passfilterDT（dualterminated——双终端）并点击OK。然后在原理图中放入元件。按ESC键来结束命令。b．把滤波器设计指导窗口放到原理图旁边，激活后点击FilterAssistant标签栏。如下图所示的操作可将其激活。然后即可进行详细操作了。c．在滤波器设计指导窗口（如图所示），输入以下三个滤波器的详细特性参数。(波纹）Ap(dB)=0.1(通带）Fp=0.2GHz(阻带）Fs=1.2GHz98d．设置好滤波器的响应后，点击Redraw看响应曲线的改变，这是一个巴特沃斯响应为系统的中频输出提供一个集总参数滤波器。e．点击Design按钮，用以设计滤波器。f．在你的原理图上，Smart元件具有你所要求滤波器的特性，而且滤波器电路已经创建好了。进入（pushout）DT元件来检验电路。然后，而跳回到上层电路（popout），如图所示g．进入SimulationAssistant(仿真辅助)。设置扫描从0Hz到1.3GHz，步长为10MHz，然后点击Simulate按钮查看结果：一个模版会运行S参数仿真并显示结果。99h．检验数据显示。移动Marker（标记）M1到100MHz处，注意spec曲线（A到B）和工作情况表，它会比较输入参数和结果——-20dB阻带在800MHz处，这已经能满足我们的系统要求。i．检验完数据后，使用ADS主窗口命令FileCloseall来保存和关闭所有的窗口。在后面的课程中我们还将用到这个滤波器。下一步，我们将构建输入滤波器。3.1.9GHz微带带通滤波器。在以下几个步骤，你将运用ADS电路仿真器构造和仿真一个耦合微带线滤波器。其后，你将用它生成版图（layout）并运用矩量法（Momentum）仿真。这一步只是简要展示在一例子中矩量法（Momentum）是怎样工作的。a．新建一个原理图，命名为filter_1900.b．如右图所示，从TLines-Microstrip面板中放入一个MCFIL。因为两端元件是对称的（CLin1和CLin2），通过键入W、S和L参数（见图示）或通过第一个耦合节再拷贝它，这样可以省时间。然后，插入一个中间耦合节（CLin3）并输入它的值。100c．在两终端插入端口连接器，如图所示。d．从微带面板中，插入MSUB（substancedefinition——基片定义参数），如图所示。如没有其它设置要求，将使用默认的基片参数。注意：在滤波器S21响应中—滤波器的S参数仿真(S-21)是作为参考显示在这里的，此时不需要用S参数仿真器来仿真。e．在原理图中，点击FileDesignParameters.当对话框出现后，选择ADS内建带通滤波器符号；SYM_BPF并点击OK。101e．再次保存设计图以保证所有的设置都保存了。该滤波器将在以下的步骤中和以后最终的系统设计中使用。4.在微带滤波器中的瞬态分析a．用一个新的名称filter_trans保存原理图（filter_1900）。b．通过删除(deleting)端口连接点修改原理图，如下图所示。c．从Source-TimeDomain（时域源）面板中选取VtSine作为输入（确保接地）。作瞬态分析时推荐使用时域源。102d．在输入和输出端插入一个50Ω的电阻，并通过它接地。e．标注Vin和Vout点（如图），电路图应该与下图相似。f．从Simulation-Transient面板中，调入Transientsimulationcontroller（瞬态仿真控制器），并如图所示设置StopTime（停止时间）的MaxTimeStep（最大时间步长）。仿真将从时间0（默认）开始经过15个输入信号周期(8ns)后停止。另外，时间步长将以最高频信号成份的两倍速率（Nyquist定律）来取样，此处显示的是第15次皆波。g．仿真并在仿真以后，插入一个Vin和Vout的矩形图，对每条轨迹进行编辑（Trace(Options），然后Placesymbolatdata（为数据添加符号）—这将显示发生在仿真中的时间点。103h．放大（Zoom)5ns后的平面图，把Markers（标记）放在Vin和Vout的峰值处，如图所示。i．写一个方程式（如下图）来计算通过滤波器的延迟：Marker-difference。运用indep函数会计算标记之间在x轴上的差（独立变量=time）。j．插入一个Marker_vol的列表并且运用曲线选项(PlotOptions)去掉独立数据（如图）。其值是程序开始以后通过滤波器的延迟。根据你需要，放大观察和放置Marker的地方，所得值有细微的差别。如下图，通过该滤波器的延迟是44ps。104k．保存原理图但不要关闭。保存和关闭数据显示。下面将用矩量法（Momentum）对滤波器仿真。5.在电路版图中进行矩量法(Momentum)仿真关于矩量法(Momentum）课程备注—如果你希望在后面学习矩量法(Momentum)课程，你可先跳过这一步骤进入下一个实验或选学的DAC练习。a．用新的名称filter_mon保存filter_trans。b．通过点击原理图窗口命令：LayoutGenerate/UpdateLayout，把filter_mon从原理图转化到电路版图。c．当下一个对话框出现时，确保开始元件是P1(从原理图来的端口连接1），这样从左到右电路版图才能正确形成。点击OK，你将看到另一个对话框，它显示电路版图窗日中产生的所有元件。105注意：没有MSUB，将只是5个元件而不是6个，它们都是对的。d．当电路版图打开时，检验你是否得到三节耦合线和两个端口。如果此时你放大一个端口（如图），你将看到它连接到金属的边缘。对于Momentum解决方法，并不需要将端口连接在线的中间—只需接在两头即可。当电路版图生成后，矩量法端口能被插入布线图。e．下一步是在Momentum定义基片参数。为完成该步骤，使用如图所示的版图命令改变原理图MSUB定义：MomentumsubstrateupdateFrom106Schematic。f．现在在矩量法中验证定义的10mil基片（substrate）。点击MomentumSubstrateCreate/Modify,在对话框中你将看到MSUB的值。如果这些设置正确，点击OK。g．你也可以查看一MetallizationLayers标签，通过它们可以看到在版图中层是怎样被标识的：cond是金属带层。但是不要再作任何改变。107h．仿真前，关闭Momentum的边缘网格功能可以更快得到结果。点击：MomentumMeshSetup.当对话框出现后，注意到有许多关于网格的功能设置。但是现在，关闭边缘网格（不要勾上复选框），然后点击OK。在矩量法(Momentum)分析过程的备注—步骤的顺序：计算基片参数定义（格林函数），创建网格或栅格图(meshorgridpatten），然后仿真。i．点击MomentumSimulationS-parameters,用以仿真。对话框出现后，如图输入扫描，从1GHz到3GHz扫描共有201个扫描点。点击Update，它将在频率计划（FrequencyPlan）中出现。然后点击Simulate按键，询问对话框出现后点击Yes查看状态窗口，适合的扫描类型是默认的，并且通过求解被选择的点，其适合曲线算法将运行电磁（EM)。108j．当ADS数据显示打开后，注意到Momentum模板看上去与ADS有点少许不同—这是正确的。放大S21平面图。如图所示一样，期望的响应与你从电路仿真器所得到的很相似，由于求解模式的不同又具有许多的不同之处。同样，放大（zoom)可看到网格（meshpatten)。k．下一步，沿着滤波器画一个简单粗略的矩形（图标如下所示）。矩形大约2000mils长，60或70mils宽。画矩形时，注意如图所示光标从(X，Y)=(0，0）开始画。同样，你可以测量对象，方法是用光标点击版图并观察值的变化。这一步的目的是说明Momentum能分析滤波器与矩形（金属）的耦合。在此末端，滤波器与矩形的距离约为lomils；L：约2000mils长或比109滤波器稍长；点击并移动鼠标，观察窗日底部（如左图所示）的变化，或者通过以下方式测量对象：InsertMeasure并点击要测量的两点。l．当矩形画在版图附近后，运行另一个Momentum仿真，点击MomentumSimulationS-parameters。当对话框出现后，简单改变数据组名称如图为filter_mom_strip，然后点击Apply（应用）和Simulate。m．这个仿真可能花费的时间比较久（几分钟），因为现在有更多的未知网格单元需估计，因此需要更多的计算时间。当数据显示出现后，你能看到它的响应在通带附近或边缘有一谐振，其位置依赖于你设置的矩形的尺寸及110位置。这是一种只有矩量法才具有的仿真。观察S21结果然后关闭版图和数据显示。不需要保存此设计。n．你现在有两个滤波器，它们在以后的RF系统中将被用到。它们是：1)filter_lpf——这是先前建立的200MHz低通滤波器。2)filter_1900——我们己经运用瞬态仿真器和矩量法(Momentum)对这种微带耦合线滤波器进行了仿真。现在可关闭和保存所有设计和窗口。6．选作—数据通路元件的阻抗响应一个DAC元件是一个基于文件的元件。它包含不同的数据格式，有的来自测量、表格数据或其他ADS能识别的有效文件类型的数据。在本步骤中，你将创建一个有在一定频率范围内变化的复数阻抗值的简单文件。记住DAC能用于创建如下模型：频率敏感性阻抗，变容管，步长函数（stepfunction)，源比特序列（bitsequencesforsources），时域序列（