ADS教程第2章.docx

1、ADS教程第2章实验二 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，噪声等等 目 录 1. 建立一个新的系统项目和原理图 212. 建立一个由行为模型构成的RF接收系统 213. 设

2、置一个带频率转换的S参数模拟 224. 画出S21数据 245. 提高增益，再模拟，绘制出另一条曲线 256. 设置一个RF源和一个带相位噪声的本振LO 267. 设置一个谐波噪声控制器 278. 设置谐波模拟 299. 模拟并画出响应：pnmx和Vout 3210. 选学SDD（象征性定义的元件）模拟 33步骤1.建立一个新的系统项目和原理图 使用上一章学到的方法，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：

3、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

4、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 ConvGaindbpolar（3，0）。这里dbpolar是极坐标表示，代表3dB。设定Mixer SideBandLOWER，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

5、和地，这样可以提供100MHz的中频输出。 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。 b 编辑模拟控制器，在Parameters标签内选上Enable AC frequency conversion。 c 在Display标签内选择FreqConversion和FreqConversionPort两项，让它

6、们在原理图中显示出来。 此时，仿真控件变为， 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。 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_

7、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。 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振LO 接下来演示如何使用谐波平衡模拟

8、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（在Simulation-LSSP中）源更换port1Term，设定功率和频率如下：Freq1.9GHz，Ppolar（dbmtow（40），0）。注意polar与dbpolar单位不同，把源的名称改为RF_source，Num1； d 利用快捷键在输出端插入一个线标记Vout（节点），完成后的原理图如下： e

9、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

10、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。 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

11、出相应的修改。 最后显示的噪声控制器设置如下图所示。 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。

12、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。 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2

13、3dB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。 10.选学SDD（符号定义元件）仿真 SDD允许你对一个线性或非线性元件节点的特性以方程形式说明。本步骤中，你将对一个3端口SDD输出端的和与差用一个简单的线性方程来描述。a. 用命令Save Design As对当前设计（rf_sysy_phnoise）命名为：rf_sys_sdd。b. 删除电路中的特性混频器。c. 从Eqn based Nonlinear面板中调出3 port SDD放在原理图上。在mixer上，负端与地相连，如下图所示

14、。d. 在文本框中直接插入光标，修改2，0值，加入“-_v1*_v3”，即减去混频端开口的RF_v1和LO(_v3)，保留IF(_v2)电压值。此时SDD就是一个无转换增益的mixer，在输出端会输出差频与和频。e. 对Vout的频谱进行仿真，绘图。如下图所示。因为没有转换增益，IF信号电平很低。同时产生差频与和频。尽管如此，SDD对特性描述很有用，而且，可以写出复杂但较合适的方程。这需要进一步的学习。f. 运行瞬态仿真（仿真步骤如下），并将结果与使用Fs函数dBm(fs(Vout)的HB结果进行对比。g. 保存设计数据。附加练习：1、 尝试对系统（无SDD）进行瞬态仿真，并将结果与用了fs函数的结果比较。2、 回到巴特沃思滤波器，用一个椭圆函数滤波器模型代替它进行仿真。尝试设计不同范围的波纹值或用调谐器调节波纹参数。显示结果并观察通带的纹波。为完成工作，你将会用到数据显示命令中的Zoom命令（图像放大/缩小）。3、 对设计中各参数进行调整。4、 退特性混频器输入LO和RF的反射值，观察仿真结果。5、 建立关于SDD混频器转换增益I2，0方程的实验。