微波电路与系统仿真实验1

微波电路与系统仿真实验ADS(AdvancedDesignSystem)电子科技大学高源慈2013年9月SchoolofElectronicEngineering,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina联系方式电子信箱：[e-mail]办公室：科C-203（清水河校区）内容安排总学时：20实验课：5次教室：科研楼B-457讲解：25%实验：75%先修课程：电磁场与波、微波技术、微波电路实验1：微波电路仿真基础实验2：S参数仿真和优化实验3：低噪声放大器设计与仿真实验4：微带天线设计与仿真实验5：ADS系统级仿真考核方式、参考资料考核方式：堂下开卷考试（完成本学期实验总结）平时实验报告占总成绩：40%期末实验总结成绩占总成绩：60%参考教材陈艳华，李朝晖，ADS应用详解—射频电路设计与仿真，人民邮电出版社，2009冯新宇、车向前、穆秀春，ADS2009射频电路设计与仿真，电子工业出版社，2010实验目的、方法及要求理论知识与实践相结合学习和学会使用微波电路与系统仿真软件（ADS）掌握常用的微波仿真技术提高微波电路与系统的设计能力和工程应用能力提高在实践中解决实际问题的能力携带U盘，备份数据多上机实践，认真完成实验报告ADS概述与基本操作ADS概述ADS的仿真设计方法ADS的辅助设计功能ADS与其他EDA软件和测试设备之间的连接ADS概述常用微波电路仿真软件Agilent公司的ADS软件Ansoft公司的HFSS、Designer软件MicrowaveOfficeAnsoftSerenadeCSTZeland…支持所有类型的RF设计，例如微波、射频模块，集成的MMIC等ADS概述ADS——AdvancedDesignSystemADS是美国Agilent公司设计的电子设计自动化软件，功能强大，仿真手段丰富，可对设计结果进行成品率分析与优化，大大提高了复杂电路的设计效率，是非常优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具，是微波电路设计师非常有必要掌握的一门仿真软件。ADS的仿真设计方法高频SPICE分析和卷积分析----线性和非线性电路的瞬态分析线性分析----频域的电路仿真分析方法谐波平衡分析----频域、稳态、大信号的电路分析仿真和方法电路包络分析----时域和频域的分析方法射频系统分析----模拟评估系统特性电磁仿真分析----平面电磁仿真分析ADS的辅助设计功能设计指南范例与指令来说明示范电路设计的设计流程仿真向导电路分析与设计（元件特性、放大器、混频器等）仿真与结果显示仿真模板功能电子笔记本生成网页式报告ADS与其他EDA软件和测试设备间的连接SPICE电路转换器电路与布局文件格式转换器布局转换器SPICE模型产生器设计工具箱仪器连接器实验1微波电路仿真基础实验目的：1.熟悉ADS主要操作窗口的内容；2.掌握ADS电路仿真的基本操作方法；3.了解ADS的基本元件和仿真功能。实验1微波电路仿真基础实验内容：1.1ADS主要操作窗口和基本操作1.2ADS的基本元件1.3ADS电路仿真基础1.1ADS主要操作窗口和基本操作主窗口原理图设计窗口布局图设计窗口数据显示窗口1.1ADS主要操作窗口和基本操作1.运行ADS，弹出ADS的主窗口。第一次打开ADS，会出现下面的对话框，询问使用者做什么。ADS的主窗口文件浏览区工程管理区菜单栏工具栏ADS的主窗口主窗口的相关操作创建工程【File】→【NewProject】打开工程用户只能打开一个工程【File】→【OpenProject】共享工程使用链接创建一个分级工程【File】→【Include/RemoveProject】创建拷贝来复制一个工程【File】→【CopyProject】2.选择【File】→【NewDesign…】命令，弹出原理图设计窗口。标题栏菜单栏工具栏元件库分类栏元件列表历史元件画图区提示面板原理图设计窗口3.选择【Layout】→【Generate/UpdateLayout…】命令，弹出布局图设计窗口。布局图设计窗口设计相关操作创建并生成一个设计的基本过程新建设计放置元件调整元件位置连接元件定义参数生成报告增加端口设计相关操作创建设计主窗口【Window】→【NewSchematic】原理图（布局图）窗口【File】→【NewDesign】原理图窗口【Insert】→【Template】设计列表双击主窗口中的【Network】来显示所有的设计打开设计原理图（布局图）窗口【File】→【Open】主窗口【FileBrower】栏定位设计，双击打开设计相关操作添加元件与连接元件原理图设计窗口（元件、数据项、测试源、仿真控制器）绘制外形（创建布局图）布局图窗口【Insert】→【Trace】同步设计原理图窗口【Layout】→【Generate/UpdateLayout】布局图窗口【Schematic】→【Generate/UpdateSchematic】文件设计（生成HTML文件）4.选择【Window】→【NewDataDisplay…】命令，弹出数据显示窗口。ADS仿真结果显示和分析相关操作创建数据显示的过程打开数据显示结果主窗口、原理图窗口、布局图窗口【Window】→【OpenDataDisplay】使用函数选择数据来源数组选择绘图类型挑选数据变量选择扫描类型生成报告增加标记ADS仿真的相关操作ADS仿真功能直流仿真交流仿真S参数仿真谐波平衡仿真电路包络仿真大信号S参数仿真增益压缩仿真瞬态卷积仿真ADS仿真的相关操作仿真设计过程在元件面板中选择合适的仿真器设置仿真控件的参数单击仿真按钮开始仿真仿真辅助工具调谐（改变元件参数，无需重新仿真即可观察其对电路影响）性能优化（设置优化目标，进行性能优化）1.2ADS的基本元件集总参数元件电容、电感、电阻、RLC连接器分布参数元件理想传输线、微带线、印刷电路板传路线非线性元件二极管、BJT、MOS、FET等信号源受控源、频域信号源、调制信号源、噪声信号源等系统模型元件放大器和混频器、滤波器、调制/解调模块、锁相环模块、收发子系统模块1.3ADS电路仿真基础实际仿真一个低通滤波器LPF创建工程建立工程的具体步骤如下：运行ADS，弹出ADS的主窗口。选择【File】→【NewProject】命令，弹出“NewProject”（新建工程）对话框。对话框中的默认工作路径为“C:\Users\defaults\”，在路径的末尾输入工程名：LPF1。在【ProjectTechnologyFiles】栏中选择“ADSStandard：Lengthunit-millimeter”，即工程中的默认长度单位为毫米。点击【OK】按钮，完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。建立工程输入工程名选择工程中的默认长度单位新建工程对话框LPF1画出电路图①选择【File】→【NewDesign…】在工程中新建一个原理图。②在新建设计窗口中画出如下电路图。仿真按Simulate键，开始仿真，这时会弹出一个窗口，该窗口会显示仿真或者优化的过程信息。如果出现错误，里面会给出出错信息，应该注意查看。仿真结束，弹出结果窗口。学习使用调谐功能。选择【Simulate】→【Tuning…】，实时改变电感或电容的参数，观察它们值的变化对滤波器微波参数的影响。因采用的是ADS的设计模板，故数据显示都已经设置好了。一般情况下，数据的显示需要人为自行设置。注意:关闭的时候要保存为适宜的名字。图中的Marker可用鼠标拖动。微带低通滤波器的设计设计指标微带线特性阻抗：50最高工作频率：5000MHz滤波器：切比雪夫特性带内衰减波纹值：1dB频率为9000MHz时的衰减应大于30dB保证频率为15000MHz时，能够截止介质基片：厚度：1mm相对介电常数：9.6低通滤波器初步设计尺寸W1=W3=W5=0.14mm高阻100W2=W4=2.3mm低阻30L1=L5=2.7mmL3=3.3mmL2=L4=1.95mm50W=1mmW1W3W5W2W4L1L2L3L4L5微带线低通滤波器电路原理图微带线低通滤波器电路仿真结果尝试改变图形的横轴和纵轴坐标。例如：将横轴的坐标改为1~5GHz，纵轴的坐标改为0~1dB，观察通带内的纹波起伏。