实验二十四微波实验所需软件的简介与实例一、实验目的1、了解微波实验所需软件ADS软件的作用和使用方法。2、了解微波实验所需教学软件ADS软件的作用和使用方法。实验设备二、项次数量备注设备名称1电脑1台配置要符合相关软件要求2ADS软件1套被破解三、软件介绍和使用AgilentADS（AdvancedDesignSystem）软件是在HPEESOF系列EDA软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件，是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件，是为系统和电路工程师提供的可开发各种形式的射频设计，对于通信和航关/防御的应用，从最简单到最复杂，从离散射频／微波模块到集成MMIC。从电路元件的仿真，模式识别的提取，新的仿真技术提供了高性能的仿真特性。该软件可以在微机上运行，其前身是工作站运行的版本MDS（MicrowaveDesignSystem）。该软件还提供了一种新的滤波器的设计引导，可以使用智能化的设计规范的用户界面来分析和综合射频／微波回路集总元滤波器，并可提供对平面电路进行场分析和优化功能。它允许工程师定义频率范围，材料特性，参数的数量和根据用户的需要自动产生关键的无源器件模式。该软件范围涵盖了小至元器件，大到系统级的设计和分析。尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟、线性或非线性电路的综合仿真分析与优化，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了复杂电路的设计效率，使之成为设计人员的有效工具。下面以设计实例功率放大器举例1、微波功率放大器模型的建立（1）微波功率放大器的主要技术指标：?输入输出反射系数（回波损耗），既而求得驻波比?放大器的增益通带内的增益平坦度（增益波动）增益平坦度是一项普通指标，它说明功率放大器增益在一定频率范围内的变化大小。增益平坦度应该是在50W负载情况下定义，而组成实际系统的部件存在不同程度的反射。因
实验二十四 微波实验所需软件的简介与实例 一、实验目的 1、了解微波实验所需软件 ADS 软件的作用和使用方法。 2、了解微波实验所需教学软件 ADS 软件的作用和使用方法。 二、实验设备 项次 设备名称 数量 备注 1 电脑 1 台 配置要符合相关软件要求 2 ADS 软件 1 套 被破解 三、软件介绍和使用 Agilent ADS(Advanced Design System)软件是在 HP EESOF 系列 EDA 软件基础上发展 完善起来的大型综合设计软件，是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件，是为系统和电 路工程师提供的可开发各种形式的射频设计，对于通信和航天／防御的应用，从最简单到最 复杂，从离散射频／微波模块到集成 MMIC。从电路元件的仿真，模式识别的提取，新的仿真 技术提供了高性能的仿真特性。该软件可以在微机上运行，其前身是工作站运行的版本 MDS （Microwave Design System）。该软件还提供了一种新的滤波器的设计引导，可以使用智能 化的设计规范的用户界面来分析和综合射频／微波回路集总元滤波器，并可提供对平面电路 进行场分析和优化功能。它允许工程师定义频率范围，材料特性，参数的数量和根据用户的 需要自动产生关键的无源器件模式。该软件范围涵盖了小至元器件，大到系统级的设计和分 析。尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟、线性或非线性电路 的综合仿真分析与优化，并可对设计结果进行成品率分析与优化，从而大大提高了复杂电路 的设计效率，使之成为设计人员的有效工具。 下面以设计实例功率放大器举例: 1、 微波功率放大器模型的建立 （1）微波功率放大器的主要技术指标： ●输入输出反射系数（回波损耗），既而求得驻波比 ●放大器的增益 ●通带内的增益平坦度（增益波动） 增益平坦度是一项普通指标，它说明功率放大器增益在一定频率范围内的变化大小。 增益平坦度应该是在 50W 负载情况下定义，而组成实际系统的部件存在不同程度的反射。因
此，实际系统并不是理想50W系统，故实际系统的增益平坦度比各个部件测出的增益平坦度要大。●工作频率（2）ADS软件的使用启动软件后建立新的工程文件并打开原理图设计窗口。如图1所示：口区[Filter_prjJuntitled1(ScheaticeEle EditSelectVew Insert Options Iools LayoutSimulateWindowDesignGuideHelpBS迪A#口安馆可Lumped-ComponentsR一国E北中中中国C宇中Os00.125,1.375图1ADS软件启动界面很多时候，在对封装模型进行仿真设计前，通过预先对sp模型进行仿真，可以获得电路的大概指标。Sp模型的设计，通常被作为电路设计的初级阶段。本节首先设计sp_hp_AT-41511_2_19950125在2GHz处的输入/输出匹配。建立新的工程文件，命名为spmod_LNA。Simulation-S_Param在右侧选择S参数仿真工具栏
此，实际系统并不是理想 50W 系统，故实际系统的增益平坦度比各个部件测出的增益平坦度 要大。 ●工作频率 （2） ADS 软件的使用 启动软件后建立新的工程文件并打开原理图设计窗口。如图 1 所示： 图 1 ADS 软件启动界面 很多时候，在对封装模型进行仿真设计前，通过预先对 sp 模型进行仿真，可以获得电 路的大概指标。sp 模型的设计，通常被作为电路设计的初级阶段。 本节首先设计 sp_hp_AT-41511_2_19950125 在 2GHz 处的输入/输出匹配。 建立新的工程文件，命名为 spmod_LNA。 在右侧选择 S 参数仿真工具栏
中e国电4RDSredo司铝O鸽唱追LA培如图2所示：图2仿真工具栏在库中选出品体管：sp_hp_AT-41511_2_19950125，放置在原理图窗口。电Term点击放置Terml，Term2两个端口。点击设置接地。口点击放置输入阻抗测试控件。0CD点击放置S参数扫描控件。修改S参数扫描控件的设置为需要值。初始原理图如图3所示：sp_hp_AT-41511_219950126SNP1Bias="Bt Vce=2.TVIc=5mA"Frequency-(0.10-5.10)GHzCFNum==50Ohmm50OhrS-PARAMETERSNASP1ZinStart=0.10GHzZin1Stop=5.10GHzZin1=zin($11,Portz1)Step=0.05GHz图3初始原理图仿真，在数据输出窗口观察输入阻抗由列表中可得到2GHz点的输入阻抗为：20.083/19.829换算为实/虚部的形式18.89+
如图 2 所示： 图 2 仿真工具栏 在库中选出晶体管 ： ，放置在原理图窗口。 点击 ，放置 Term1，Term2 两个端口。 点击 ，设置接地。 点击 ，放置输入阻抗测试控件。 点击 ，放置 S 参数扫描控件。 修改 S 参数扫描控件的设置为需要值。 初始原理图如图 3 所示： 图 3 初始原理图 仿真，在数据输出窗口观察输入阻抗 由列表中可得到 2GHz 点的输入阻抗为：20.083/19.829 换算为实/虚部的形式 18.89＋
j*6.81频率与输入阻抗对应表格如下表1-1所示：Zin1freqT.600GHZ71.167.650GHz18/4.076OHz18954Hz2298O830Hz829808120178836.575A895ASOTS23444.279O44.660OEO28.6063.050GH228.830/46.6963.100GHz29.362/47.75表1-1频率与输入阻抗对应表格采用微带线进行匹配，在此之前需要设定微带线的基本参数。口一Passive Circuit-MatchingTLines-Microstrip在和MSUE工具栏里都有用于微带线参数设置的控件，单击在原理图中放置微带参数设置控件。其中参数的含义是（具体见图4）：H:基板厚度Er：基板相对介电常数Mur：磁导率Cond:金属电导率MSubMSUBMSub1H=0.25mmEr=9.6Mur=1Cond=1.0E+50Hu=1.0e+033mmT=0mmTanD=0Rough=0 mm图4微带线参数设置图Hu:封装高度
j*6.81 频率与输入阻抗对应表格如下表 1-1 所示： 表 1-1 频率与输入阻抗对应表格 采用微带线进行匹配，在此之前需要设定微带线的基本参数。 在 和 工具栏里都有用于微带线参数设置的控件，单击 ，在原理图中放置微带参数设置控件。 其中参数的含义是（具体见图 4）： H:基板厚度 Er:基板相对介电常数 Mur:磁导率 Cond:金属电导率 图 4 微带线参数设置图 Hu:封装高度
T:金属层厚度TanD:损耗角Roungh：表面粗糙度在MSub中，修改参数为需要值，如图5所示MSubMSUBMSub1H=0.8mmEr=4.3Mur=1Cond=5.88E+7Hu=1.0e+033mmT=0.03mmTanD=0Rough=0mm图5修改后参数图Passive Circuit-Matching国选择工具栏，SSMtch放置在原理图中，如下图6所示：如：采用单分支线的匹配。点击DA SSMatch_spmodLNAOptimDA_SSMatch1Subst="MSub1"F=1GHzZin=50OhmZload=100OhmZstub=50OhmZline=50.OhmDelta=0 mm图6匹配控键原理图下面使用ADS的综合工具，综合出匹配网络。双击进行参数编辑，频率设置为2GHz，Zin设置为需要匹配的目标值50，Zload设为前面仿真得到的晶体管的输入阻抗，如图7所示
T:金属层厚度 TanD:损耗角 Roungh:表面粗糙度 在 MSub 中，修改参数为需要值，如图 5 所示 图 5 修改后参数图 选择 工具栏， 如：采用单分支线的匹配。点击 ，放置在原理图中，如下图 6 所示： 图 6 匹配控键原理图 下面使用 ADS 的综合工具，综合出匹配网络。 双击 进行参数编辑，频率设置为2GHz，Zin设置为需要匹配的目标值50， Zload 设为前面仿真得到的晶体管的输入阻抗，如图 7 所示
Single-Stub Match:XDA_SSMatch1_spmod_LNA_OptimInstance Name[DA_SSMatchiZload (Complex, e.g 1,2+i2.5)Select Paramete-8.89+r6.810hmNoneSubst="MSub1"-2FH7EquationEditor.Zin=500hmZload=18.89+i6.810hmOnfimization/StafusticsSeluestub=500hmZline=500hmZfeed=50OhmStubType-Open CircuitNetType=AutomaticDelta=0 mmDisplay parameter on schematicAddPasteTComponentOptions.Zload:Load Impedance to MatchOKApplyCancelResetHelp图7匹配网络参数设置选定在原理图窗口的最上一行，选择DesignGuidePassiveCircuitDesignGuideAuto-Design (Design Assistant)...后，弹出窗口如图8：xDESIGN ASSISTANT:2 DeinAasian ReaeyDesignSmartComponertsDA SSMatch1TStatusoptionsSmartComponent StatusGenerabng/UpdaltingSmatCempenent.Snre0%UpdateAlHelpDesignUpdateClose图8匹配网络生成图Design选择综合完毕后，即可生成适合的匹配网络，匹配网络生成后，点击进入匹配网络的子电路。上其中的T形接头为计算时考虑阻抗突变引入的，在实际电路中并不代表任何实际长度的电路。1.2.3绘制的放大器原理图
图 7 匹配网络 参数设置 选定 ，在原理图窗口的最上一行，选择 - 后，弹出窗口如图 8： 图 8 匹配网络生成图 选择 ，综合完毕后，即可生成适合的匹配网络，匹配网络生成后，点击 ，进入匹配网络的子电路。 其中的 T 形接头 为计算时考虑阻抗突变引入的，在实际电路中并不代表任何 实际长度的电路。 1.2.3 绘制的放大器原理图
在熟悉了ADS的使用后，绘制出放大器的电路原理图如图9所示：_AT-41411_1L19921201sphpAT-414111_19:4SNP3Bips="BitVce=8Vic=10mA*Bigs+"BtVce=8V.Ic=10sphpAT-414112119821201Freen10400nc40H2NoiseFrequency-(0.10NgbFcquency-(0.10-4.00)GHzSNP2Bias-"Bt:Vce-8VIc=10mA"Frequency="(0.10-4.00)GHzS-PARAMETERSNoiseFrequency(0.10-4.00)GHz"$.PeranCinCoutSP3C=12pFCm3pF.BStartm800MHzR=33OhrStop-2.5CHzStep=100MHzerm2tin..oLstabTermtoutJum=23L=22nH3L=22.rHL=18nt50Ohm图9放大器电路原理图按照下列步骤对电路图进行仿真：点击SIMULATE，跳出下图对话框，该窗口会现实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，如图10所示：hpeesofsim3083:0LOXEle Simulation/Synthesis Iext WindowSimulation /Synthesis HessagesStatus/Summary.........................Simulation finished:datasetBJTCurvelE:ADSusers\default\ExampleLNA_prjdeResource usage:Total stopwatch time:.ggseconds.11图10仿真优化过程图点击激活的是图形显示方式，在左边所列的参数列表中选择需要的参Add占击将其加入右边的显示列表。如图11所示：数，如：S(1,PlotTraces&Attributes:0xPlot TypePlot Options围1234中5678围Datasets andEquationsTracesSPof spmoc一TraceOptions..freqPorzPortZ(1]A
在熟悉了 ADS 的使用后，绘制出放大器的电路原理图如图 9 所示： 图 9 放大器电路原理图 按照下列步骤对电路图进行仿真：点击 SIMULATE ，跳出下图对话框，该窗口会现实仿 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，如图 10 所示： 图 10 仿真优化过程图 点击 ，激活的是图形显示方式，在左边所列的参数列表中选择需要的参 数，如：S(1,1)后，在点击 将其加入右边的显示列表。如图 11 所示:
图11添加参数图然后选择S1.1,S2.1，单位选择DB，最终出现的结果如下图12所示：oQ二XLNA+三10060-B日50.A1000.8101.2E0GHZfreg.T图12仿真结果可见，在2GHz左右，增益为30-40dB左右。完成了功率放大器在ADS中的仿真
图 11 添加参数图 然后选择 S1,1,S2,1, 单位选择 DB,最终出现的结果如下图 12 所示： 图 12 仿真结果 可见，在 2GHz 左右，增益为 30-40dB 左右。完成了功率放大器在 ADS 中的仿真