1、ADS的初級應用介紹,2006年10月,1,ADS簡介,ADS軟件全稱為 Advanced Design System，是由美國Agilent公司推出的微波電路和通信系統(tǒng)仿真軟件，是當今業(yè)界最流行的微波射頻電路、通信系統(tǒng)、RFIC設計軟件；也是國內高校、科研院所和大型IT公司使用最多的軟件之一。其功能非常強大，仿真手段豐富多樣，可實現(xiàn)包括時域和頻域、數字與模擬、線性與非線性、噪聲等多種仿真分析，并可對設計結果進行成品率分析與優(yōu)化，從而大大提高了復雜電路的設計效率，是非常優(yōu)秀的微波射頻電路、系統(tǒng)信號鏈路的設計工具。,2,仿真的目的和意義,可以提前對模塊、方案和系統(tǒng)的性能進行論證，對目標實現(xiàn)的可行

2、性進行分析，從而避免人力和物力資源的浪費，提高效率，節(jié)省資源。,3,ADS的主要應用,射頻和微波電路的設計 ； 通信系統(tǒng)的設計 ； RFIC設計 ； DSP設計； 向量仿真 ；,4,仿真中要注意的幾個問題,1.要有好的軟件設計習慣 各種文件的命名； 電路的布局以及參數的設置和選擇； 要有合理的設計順序；,5,仿真中要注意的幾個問題（續(xù)）,2.物理概念要明確，不要在無意義的地方花費時間 如按照加工精度，線條太細是不能實現(xiàn)的，追求小數點后N位也是無意義的； 注意仿真中使用模型的適用范圍，如：小信號模型就不能用來看三階交調等非線性的曲線，微帶仿真的時候，注意LW，軟件的模型才是對的。,6,仿真中要注

3、意的幾個問題（續(xù)）,3.注意如何規(guī)劃仿真，才能盡快得到需要的電路 按照先局部后整體的優(yōu)化原則，切忌直接全局優(yōu)化，最好能夠預先計算設置優(yōu)化元件的初值； 注意仿真數值的穩(wěn)定性； 養(yǎng)成不明的白就看help的習慣；,7,ADS的使用軟件的啟動,在開始菜單選擇圖標，運行后界面如下：,8,ADS軟件的啟動,啟動ADS進入如下界面,9,創(chuàng)建新的工程文件,創(chuàng)建新的工程文件并命名 在下面的下拉菜單中設置長度單位為毫米,10,創(chuàng)建新的工程文件（續(xù)）,工程文件創(chuàng)建完畢后主窗口變?yōu)橄聢D所示,11,創(chuàng)建新的工程文件（續(xù)）,同時原理圖設計窗口打開,12,差分低通濾波器的設計,下圖是一個差分低通濾波器的等效電路，其由六個電

4、感和四個電容的對稱結構組成。我們以這種結構的濾波器為例，介紹一下設計的過程。,等效電路,13,差分低通濾波器的設計（續(xù)）,設計指標：通帶DC40MHz，帶內衰減小于0.2dB，起伏小于0.1dB，80MHz以上衰減大于50dB，端口輸入的電壓駐波比小于1.5。 在進行設計時，主要是以濾波器的S參數作為優(yōu)化目標進行優(yōu)化仿真。S21是傳輸參數，濾波器通帶、阻帶的位置以及衰減、起伏全都表現(xiàn)在S21隨頻率變化曲線的形狀上。S11參數是輸入、輸出端口的電壓駐波比。如果電壓駐波比過大，就會導致反射損耗增大。,14,生成濾波器的原理圖,在原理圖設計窗口中選擇集總元件的工具 欄 窗口左側的工具欄變?yōu)橛覉D所示

5、在工具欄中分別選擇電感 和電容 分別放置在繪圖區(qū)中。 選擇畫線工具 將電路連接好， 連接好后的電路見下頁圖,15,生成濾波器的原理圖（續(xù)）,16,生成濾波器的原理圖（續(xù)）,為了仿真差分濾波器，我們需要把輸入輸出端口由平衡模式轉換為不平衡模式，在這里放入一個變比為1：1的RF變壓器 。 在元件模型列表窗口選擇 Simulation-S_Param的 工具欄，在該項面板中選擇 S-parameter模擬控制器， 端口Term和電壓駐波控件 VSWR放置到繪圖區(qū)中。 放入 ，選擇畫線工具 將 電路連接好后的電路見下頁圖。,17,生成濾波器的原理圖（續(xù)）,18,S參數仿真電路設置,雙擊S參數掃描控件

6、，并設置掃描的頻率范圍和步長，頻率范圍根據濾波器的指標確定。設置好后單擊OK。,19,優(yōu)化參數的設置,在原理圖中我們把電感L1、L2、L5、L6賦值為150nH，L3、L4賦值為180nH。 雙擊電容器C1，擊活調節(jié)/優(yōu)化按鈕。,20,優(yōu)化參數的設置（續(xù)）,選擇優(yōu)化選項，使優(yōu)化狀態(tài)處于激活，輸入優(yōu)化的最小、最大值。 采用同樣的方法使C2、C3、C4也處于優(yōu)化激活狀態(tài)。,21,優(yōu)化目標的設置,在原理圖設計窗口中選擇優(yōu)化工具欄 選擇優(yōu)化設置控件 放置在原理圖中，雙擊該控件設置優(yōu)化方法及優(yōu)化次數為200。 常用的優(yōu)化方法有Random(隨機)、Gradient(梯度)等。 隨機法通常用于大范圍搜索，

7、梯度法則用于局部收斂,22,優(yōu)化目標的設置（續(xù)）,選擇優(yōu)化目標控件Goal 放置在原理圖中，雙擊該控件設置其參數。 Expr是優(yōu)化目標名稱，其中dB(S(2,1)表示以dB為單位的S21參數的值。 SimlnstanceName是仿真控件名稱，這里選擇SP1 Min和Max是優(yōu)化目標的最小與最大值。 Weight是指優(yōu)化目標的權重。 RangeVar1是優(yōu)化目標所依賴的變量，這里為頻率freq。 RangeMin1和RangeMax1是上述變量的變化范圍。,23,優(yōu)化目標的設置（續(xù)）,24,優(yōu)化目標的設置（續(xù)）,這里總共設置了三個優(yōu)化目標，前二個的優(yōu)化參數都是S21，用來設定濾波器的通帶和阻帶

8、的頻率范圍及衰減情況(這里要求通帶衰減小于0.2 dB，阻帶衰減大于50 dB)，最后一個的優(yōu)化參數是S11，用來設定通帶內的電壓駐波比(這里要求小于1.5)，具體數值見下頁圖。,25,優(yōu)化目標的設置（續(xù)）,26,進行參數優(yōu)化,設置完優(yōu)化目標后最好先把原理圖存儲一下，然后就可以進行參數優(yōu)化了。 點擊工具欄中的Simulate 按鈕就開始進行優(yōu)化仿真了。在優(yōu)化過程中會打開一個狀態(tài)窗口顯示優(yōu)化的結果(見下頁圖)，其中的CurrentEF表示與優(yōu)化目標的偏差，數值越小表示越接近優(yōu)化目標，0表示達到了優(yōu)化目標，下面還列出了各優(yōu)化變量的值，當優(yōu)化結束時還會打開圖形顯示窗口。 在一次優(yōu)化完成后，要點擊原理

9、圖窗口菜單中的Simulate - Update Optimization Values保存優(yōu)化后的變量值，否則優(yōu)化后的值將不保存。,27,進行參數優(yōu)化（續(xù)）,經過數次優(yōu)化后，CurrentEf的值為0，即為優(yōu)化結束。也可以看到當前C1、C2、C3、C4的值以及總的優(yōu)化時間。,28,觀察仿真曲線,優(yōu)化完成后必須關掉優(yōu)化控件，才能觀察仿真的曲線。方法是點擊原理圖工具欄中的 按鈕，然后點擊優(yōu)化控件OPTIM，則控件上打了紅叉表示已經被關掉。 要想使控件重新開啟，只需點擊工具欄中的 按鈕，然后點擊要開啟的控件，則控件上的紅叉消失，功能也重新恢復了。 對于原理圖上其他的部件，如果想使其關 閉或開啟，也

10、可以采取同樣的方法。,29,關閉優(yōu)化控件后的原理圖,30,觀察仿真曲線,點擊工具欄中的Simulate 按鈕進行仿真，仿真結束后會出現(xiàn)圖形顯示窗口。,31,觀察仿真曲線（續(xù)）,點擊圖形顯示窗口左側工具欄中的 按鈕，放置一個方框到圖形窗口中，這時會彈出一個設置窗口(見下頁圖)，在窗口左側的列表里選擇S(2,1)即S21參數，點擊Add按鈕會彈出一個窗口設置單位(這里選擇dB)，點擊兩次OK后，圖形窗口中顯示出S21隨頻率變化的曲線。 用同樣的方法加入S11的曲線。 為了準確讀出曲線上的值，可以添加Marker，方法是點擊菜單中的Marker - New，出現(xiàn)Instert Marker的窗口，接著點擊要添加Marker的曲線，曲線上出現(xiàn)一個倒三角標志，點擊拖動此標志，可以看到曲線上各點的數值。,32,選擇仿真曲線參數及其單位,33,觀察仿真曲線,34,觀察仿真曲線（續(xù)）,觀察S21和S11曲線是否滿足指標要求，如果已經達到指標要求，該仿真過程也就結束，否則可以通過改變優(yōu)化目標、優(yōu)化變量的取值范圍、優(yōu)化方法以及優(yōu)化次數進行適當的調整。,35,ADS使用小結,以上介紹了使用ADS進行微帶電路設計的一