在ADS中进行雷达瞬时测频仿真
基于WVD的雷达信号瞬时频率提取方法研究
第１ 期
张 静， 等： 基于 ＷＶ Ｄ的雷达信号瞬时频率提取方法研究
３ ９
Ｊ 一∞ Ｊ 一∞
Ｉ Ｉ ｏ － （ ｘ ， ｙ ） ａ （ 一 ） ｅ ｆ ２ 。 ｄ ｙ ｄ ｘ
Ｃ
∞ Ｊ 一∞ Ｃ
多不同类 型的时频分布． 虽然 Ｗｉ ｇ ｎ ｅ ｒ — Ｖ ｉ ｌ ｌ ｅ 分布 具 有许 多期 望 的优 良数 学 性 质 而倍 受 学 界 推崇 ，
之 一 ．
雷达 回波 中的多普勒频率是 目标 的重要信 息， 它描述了 目 标径向运动的情况． 瞬时频率可以
更好地 反 映信号 频 率 随 时 间 的变 化情 况 ， 本文 分 析 了噪 声 情 况 下 多 普 勒 信 号 的能 量 谱 分 布 ， 将 ＷＶ Ｄ用 于雷 达 回波信号 的 瞬时频 率提 取 ， 并 比较
鲁东大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｌ ｕ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
基 于 ＷＶ Ｄ的 雷达 信 号 瞬 时频 率提 取 方 法研 究
信号由于呈现较强 的非平稳特性 ， 传统方法对其 难以实现有效的信噪分离． 时频分析是近年来兴起 的用于非平稳信号分
速． 由于实际 目 标不可能是单独的理想点 ， 通常把 尺寸远小于脉 冲宽度 所对应 长度的 目标近似为 “ 点”目 标． 实际目标可视为众多散射点的集合 ， 因 而接收信号 应为多个子 回波 的叠 加． 由于子 回波 问 的延迟时间差远小于脉冲包络的宽度 ， 因而接收信 号可 以近似看成具有相 同包 络 的载波叠加 ｊ ． 假设 目标为二维的， 目标的散射分布 函数为 Ｏ ｒ （ ， Ｙ ） ， 雷达射线与 轴重合 ， 则在距离 处， 一 小段 Ａ ｘ （ 设 Ａ ｘ一 ０ ）的 目标 切 片 散 射 系 数
ADS教程_RF瞬态仿真设计
射频瞬态仿真器RF瞬态/卷积仿真当信号和信号所包含的波形被复杂信号调制时，此仿真器用来解决与此相关的电路仿真问题。
这类信号是现代RF通信系统中信号的基本类型。
传统的仿真解决方法是基于SPICE或类似SPICE的时域运算法则。
瞬态和卷积仿真器在操作中属于类似SPICE类型。
它们求解一系列微积分方程，这些方程描述了电流和电压与时间的依赖关系。
所以，它是关于时间和扫描变量的非线性分析。
这类仿真方法是假设输入激励是任意的基带信号，所以，求解结果v(t) 也必须被假设是基带信号。
这意味着任何高频载波必须用基带信号来描述。
因此必须用更比谐波频率更高的频率抽样。
例如，假设带有3次谐波的5GHz信号，为了满足基本的Nyquist标准，抽样频率必须高于30GHz，为了使运算具有合理的精度，采用100GHz的抽样频率比较有实际价值。
现在，假设载波被100KHz的符号速率调制，我们希望对500个电路符号仿真。
并且，我们希望5ms 的总仿真时间，然而，高载波频率要求时间步长至少是10ps或更小。
这意味着电路仿真器必须求解超过500百万个时间点上的电路方程并输出结果。
瞬态分析特征：●在时域中分析低频和高频，线性和非线性大规模电路。
●检验像振荡器中启动时间的瞬态行为，滤波器的阶跃函数响应，脉冲RF网络响应，高速数字开关电路及更多。
●改善大规模、高度非线性电路的收敛度。
●时域到频域的转换，允许RF设计者在频域中查看输出结果（例如IP3）。
●瞬态和卷积选项的主要不同在于，每种分析方法怎样刻画电路中的分布参数元件和频率依赖元件高频SPICE分析高频SPICE分析全部在时域中进行，因此，不能对分布参数元件的频率依赖性行为分析，如微带元件，S—参数元件等等。
因此在瞬态分析中这类元件必须用简化的，与频率无关的模型代替，例如用集总参数的等效元件，具有常损耗无色散的传输线，短路电路，开路电路等等。
这些假设和简化在低频段通常是非常合理的。
高频SPICE特征：●对微带线，弯曲、缝隙和其它不连续性直接应用高频时间模型。
ADS仿真分析范文
ADS仿真分析范文ADS仿真分析（Analog Devices Simulations）是一种用于电路设计和电子系统仿真的工具软件。
它可以帮助工程师们在设计过程中进行分析、优化和验证，从而提高设计的可靠性和性能。
本文将对ADS仿真分析进行介绍，包括其功能和应用范围。
首先，ADS仿真分析具有丰富的电路设计功能。
它支持各种类型的电路设计，如模拟电路、数字电路、混合电路等。
用户可以通过ADS软件中的图形界面进行设计，包括组件选择、连线、参数设置等。
对于模拟电路，ADS还提供了各种模拟器和分析工具，如直流分析、交流分析、噪声分析等，可以准确地模拟电路的运行状态。
其次，ADS仿真分析可以进行系统级的建模和仿真。
对于复杂的电子系统设计，用户可以使用ADS来建立系统级模型，包括各种模块和子系统。
通过对这些模型的仿真，可以对系统的整体性能进行评估和优化。
同时，ADS还支持多领域的耦合仿真，如电磁场-电路耦合仿真、机械-电路耦合仿真等，可以更全面地分析系统的性能。
另外，ADS仿真分析还具有优秀的性能和可扩展性。
它采用了先进的仿真算法和优化技术，可以快速准确地进行仿真分析。
同时，ADS还支持分布式计算和并行仿真，可以充分利用多核处理器和分布式计算资源，提高仿真速度和效率。
此外，ADS还提供了各种扩展模块和库，用户可以根据需要选择并集成，以满足不同的仿真需求。
最后，ADS仿真分析有着广泛的应用范围。
它可以应用于各种领域的电子设计，如通信、消费电子、汽车电子等。
在通信领域，ADS可以用于无线通信系统的设计和优化，包括射频前端的模拟设计、功率放大器的线性度分析等。
在消费电子领域，ADS可以用于电源管理电路的设计和分析，包括开关模式电源的稳定性分析、电路效率的评估等。
在汽车电子领域，ADS可以用于汽车电子系统的设计和测试，如汽车雷达的接收机设计、汽车电源的抗干扰分析等。
总结而言，ADS仿真分析是一种强大的电路设计和系统仿真工具。
ads和ansys的仿真流程对比
ads和ansys的仿真流程对比ads和ansys是两种常用的仿真软件，广泛应用于电子电路设计和结构分析等领域。
本文将对比这两种软件的仿真流程，以帮助读者更好地了解它们的特点和适用范围。
我们来看一下ads的仿真流程。
ads是一款由美国Keysight Technologies公司开发的电子设计自动化软件。
它主要用于射频、微波和信号完整性等领域的电路仿真和设计。
ads的仿真流程一般包括以下几个步骤：1. 建立电路模型：在ads中，用户可以通过建立电路模型来描述待仿真的电路。
可以选择使用内置的元件库，也可以自定义元件参数。
2. 设定仿真参数：在进行仿真之前，需要设定仿真的参数，如仿真时间、频率范围等。
用户还可以选择不同的仿真方法，如时域仿真、频域仿真等。
3. 进行仿真计算：在设定好参数后，可以开始进行仿真计算。
ads 会根据电路模型和仿真参数进行计算，并给出仿真结果。
4. 分析仿真结果：在仿真计算完成后，用户可以对仿真结果进行分析。
ads提供了丰富的分析工具，如频谱分析、时域波形分析等，以帮助用户更好地理解电路的性能。
接下来，我们来看一下ansys的仿真流程。
ansys是一款由美国ansys公司开发的通用有限元分析软件，主要用于结构力学、流体力学和电磁场等领域的仿真计算。
ansys的仿真流程一般包括以下几个步骤：1. 建立几何模型：在ansys中，用户需要先建立待仿真物体的几何模型。
可以通过几何建模软件（如SolidWorks）导入几何模型，也可以直接在ansys中进行建模。
2. 网格划分：在建立好几何模型后，需要对物体进行网格划分。
网格划分的目的是将物体分割成小的单元，以便进行离散计算。
ansys 提供了多种不同类型的网格划分方法，用户可以根据实际情况选择合适的方法。
3. 设定材料参数和边界条件：在进行仿真之前，需要设定材料参数和边界条件。
材料参数包括材料的密度、弹性模量等，边界条件包括物体的固定约束、加载力等。
基于ADS的雷达信号仿真实现
基于ADS的雷达信号仿真实现作者：戴正科来源：《电子科学技术》2016年第06期摘要：无论是军用还是民用领域，雷达技术都是探测远程目标的常用技术之一。
虽然各种雷达技术日益成熟，但在接收目标回波信号时，还是不可避免地会受到各类散射物体产生的干扰杂波信号，最常见的就是云、雨、复杂地形带来的信号干扰，影响雷达对目标的探测能力。
本文是基于ADS软件建立雷达信号目标检测系统，根据相位编码信号和目标回波信号准确计算出距离，并同步跟踪目标方位角，得到目标在天线扫描图中的位置，而且很好地抑制雷达杂波干扰，提高了雷达探测精度。
关键词：相位编码信号；目标回波信号；ADS中图分类号：TN955 文献标识码： A 文章编号： 2095-8595 （2016） 06-716-03电子科学技术 URL： http// DOI： 10.16453/j.issn.2095-8595.2016.06.011引言自从人类社会进入21世纪以来，科技呈爆炸式增长，基础材料学和计算机科学的突飞猛进都是雷达技术发展的源动力，无论在军事上还是民用领域，雷达技术的研究和应用都是一个非常热门的领域[2]。
可以进行雷达信号仿真的电子设计软件不少，但ADS软件（Advanced Design System）是功能最为强大的。
ADS软件最大特点之一就是支持几乎所有类型的射频设计，软件集成离散的射频/微波模块可以很好的应用在远程目标通信、远程目标探测民用领域及航天国防等军事领域。
1 目标参数的测量1.1 测量距离在一般情况下，我们计算的时间，由雷达发射的电磁波和目标的回波时间，和目标之间的相对距离可以得到雷达和目标的距离方程为：t1：雷达信号到目标时间；t2：目标反射信号到雷达时间；c为电磁波的传播速度，取常数3×108m/s。
一般情况下，被测目标的运动速度远远小于电磁波的传播速度，因此，t1和t2近似相等，那么式（1）可简化为：式（2）中的t，在不同的雷达中有不同的测量方法。
基于 ADS 的射频综合仿真实验的设计
基于 ADS 的射频综合仿真实验的设计张兰;岳显昌;唐瑞;黄世峰;秦斯奇【摘要】本文介绍的基于 ADS 的射频综合实验的设计思路，就是以设计一个特定的射频收发系统为目标，利用仿真软件的行为级功能模块完成系统的设计与建模，并对收发系统的噪声系数、增益和频率选择性等重要指标进行仿真，进而评估系统性能。
本文从实验原理分析和实验内容的设置两个方面对该仿真实验的设计进行讨论，旨在更好地培养学生射频系统综合设计能力，促进射频电路实践教学质量的全面提高。
%The comprehensive experimental of radio frequency(RF)circuit based on ADS,ask students to com-plete the design and model of RF transceiver system based on the behavior function module of simulation software and then assess the performance of the system from the important characteristics of the transmitter and receiver such asnoise,gain,frequency selectivity coefficient. This paper discusses on the design for a comprehensive experimen-tal of RF circuit based on ADS from experiment principle and experiment content. This experiment is helpful to cul-tivate the studentsˊ comprehensive ability of the RF system design and improve the teaching quality.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P84-86,93)【关键词】ADS;射频前端;仿真;实践教学【作者】张兰;岳显昌;唐瑞;黄世峰;秦斯奇【作者单位】武汉大学电子信息学院，湖北武汉 430079;武汉大学电子信息学院，湖北武汉 430079;武汉大学电子信息学院，湖北武汉 430079;武汉大学电子信息学院，湖北武汉 430079;武汉大学电子信息学院，湖北武汉 430079【正文语种】中文【中图分类】TN7100 引言目前，高校开展的“射频电路实验”课程主要包括基于射频实训系统的以频谱仪为主要测量仪器的测量性实验项目和基于仿真软件的射频模块设计性实验项目，其中射频模块的设计性实验主要是利用ADS、MWO和HFSS等专业软件，进行对典型射频模块如滤波器、天线、功分器和放大器等进行设计、仿真、制作以及测量，从而掌握射频模块的开发流程，熟悉射频电路的制作工艺和测试方法［1-4］。
实验一ADS仿真基础
实验⼀ADS仿真基础实验⼀、ADS仿真基础内容⼀、电路仿真基础实验⽬的：1、熟悉ADS的基础界⾯；2、掌握ADS⽂件的基本操作；3、依照⽰例完成简单电路的设计仿真练习及调试；实验任务1、建⽴⼀个新的项⽬和原理图设计2、设置并执⾏S参数模拟3、显⽰模拟数据和储存4、在模拟过程中调整电路参数5、使⽤例⼦⽂件和节点名称6、执⾏⼀个谐波平衡模拟7、在数据显⽰区写⼀个等式实验步骤1.运⾏ADS在开始菜单中选择“Advanced Design System 2006A → Advanced Design System”（见图⼀）。
图⼀、开始菜单中ADS 2006A的选项⽤⿏标点击后出现初始化界⾯。
随后，很快出现ADS主菜单。
图三、ADS主菜单如果，你是第⼀次打开ADS，在打开主菜单之前还会出现下⾯的对话框。
询问使⽤者希望做什么。
图四、询问询问使⽤者希望做什么的对话框其中有创建新项⽬（Create a new project）；打开⼀个已经存在的项⽬（Open a existing project）；打开最近创建的项⽬（Open a recently used project）和打开例⼦项⽬（Open an example project）四个选项。
你可以根据需要打开始当的选项。
同样，在主菜单中也有相同功能的选项。
如果，你在下次打开主菜单之前不出现该对话框，你可以在“Don’t display this dialog box again”选项前⾯的⽅框内打勾。
2.建⽴新项⽬a．在主窗⼝，通过点击下拉菜单“File→New Project…”创建新项⽬。
图五、创建新项⽬对话框其中，项⽬的名称的安装⽬录为ADS项⽬缺省⽬录对应的⽂件夹。
（⼀般安装时缺省⽬录是C:\user\default，你可以修改，但是注意不能⽤中⽂名称或放到中⽂名称的⽬录中，因为那样在模拟时会引起错误）。
在项⽬名称栏输⼊项⽬名称“lab1”。
在ADS中进行雷达瞬时测频仿真
使用ADS 软件软件进行雷达瞬时测频仿真进行雷达瞬时测频仿真（IFM—Instantaneous Frequency Measurement ）在现代电子战中，非常重要的任务之一就是快速侦测敌方雷达参数。
在雷达的各种特征参数中频率参数是最重要的参数之一。
雷达的频率参数包括载波频率、频谱和多普勒频率等。
本文讨论了使用安捷伦ADS 软件利用比相法对雷达信号载波频率的测量。
其中包括使用微波鉴相法测频和数字测频法的基本原理、在ADS 软件中原理图实现和仿真结果。
微波鉴相法瞬时测频接收机微波鉴相法的基本原理可以参加参考文献[1]。
下图给出了在ADS 软件中实现的由功率分配器、延时线、90°电桥和混频器组成的鉴相器。
我们来分别分析各个节点的电压： tj eA Vin ⋅⋅=ωVin V ⋅=221 Vin V ⋅=222 Vin e V j ⋅⋅=−ϕ223 ϕ 是由延时线引起的相移 Vin V ⋅=224 Vin e V j ⋅⋅=⋅2225πVin e V j ⋅⋅=−ϕ216 Vin e V j ⋅⋅=−ϕ2172222)()(4242461t j j t j j j e e K e e A in V e V V Vo ⋅−⋅−−⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅=⋅=ωϕωϕϕ (1) 2)2(2)2(22)2()()(4242572t j j t j j j e e K e e A in V e V V Vo ⋅−−⋅−−−−⋅⋅=⋅⋅⋅==⋅⋅=⋅=ωπϕωπϕπϕ (2)其中 242A K ⋅=从 式 (1) 和 (2) 中提取出基带部分： )cos(1'ϕ⋅=k Vo (3) )sin(2'ϕ⋅=k Vo (4)从(3)、(4)式中可以看出，鉴相器输出的基带信号为一对正交量，相角ϕ为延时线引入的相移：T f c L c Lgg g g⋅⋅=⋅∆⋅=⋅∆=ππλπλϕ22 (5) 式中，g λ为延时线中的信号波长；g c 为延时线中的电波速度；L ∆为延时线长度；T 为延时线引入的延时；f 为输入信号的载波频率。
ads2008射频电路设计与仿真实例
ads2008射频电路设计与仿真实例
本文介绍了一个射频电路设计与仿真的案例。
案例中的射频电路
是用于无线通信设备的发射器部分。
在这个案例中，我们需要设计一个工作在2.4GHz频段的射频电路。
首先，我们选择了一个适合的射频功放芯片作为发射器的核心部件。
接着，我们进行了射频布局设计，将芯片和其它电路元件布置在PCB板上。
同时，我们使用了各种电抗器、电容器和电感器等被动元件，来实现对信号的处理和调制。
在设计完成后，我们利用射频电路仿真软件进行了仿真。
通过输
入合适的信号源和载波频率，我们可以模拟实际的工作情况。
仿真结
果显示，我们设计的射频电路在设计频段内具有良好的性能，并且可
以实现预期的信号输出功率和频谱特性。
为了验证仿真结果，我们还进行了实际的射频电路测试。
通过仪
器的测量，我们发现实际测量值与仿真结果相符合，验证了我们的设
计和仿真的准确性。
总结而言，这个射频电路设计与仿真案例展示了一个完整的射频
电路设计流程。
该案例涵盖了射频电路的设计、布局、元件选择、仿
真和验证等多个方面。
通过这个案例的学习，我们可以更好地理解和
掌握射频电路的设计与仿真技术，并在实际应用中进行进一步的探索
和应用。
ADS射频仿真详细教程
ADS 2011 实验练习本实验是针对已经熟悉ADS2009 及早先版本的用户所设计，主要目的是帮助客户熟悉ADS2011的新版本。
Copyright 2011 Agilent Technologies实验一： ADS 2011基础重要提示： 这个实验的实验环境是ADS2011，面向对ADS2009或者以前版本有一定经验的用户。
1. 工程文件从project 文件转换为Workspace 文件a. 启动ADS2011：可以通过桌面快捷方式或者开始菜单中的命令启动软件，关闭弹出的“开始使用”对话框。
（可以在以后的时间里学习里面内容）b. 在ADS 主窗口，单击菜单栏下：【File 】—>【Convert Project to Workspace 】c. 弹出提示框：选择需要转换文件的路径：/examples /Training /Conversion_Sample （软件安装目录下），选择待转换的工程文件WORKSHOP_prj 。
这个文件是ADS 自带的一个工程文件，它是用来演示怎么把Project 文件转换为Workspace 文件的。
d. 选中WORKSHOP_prj 后，出现转换向导界面，查看转换向导信息，然后点击下一步。
e. 为Workspace 文件取名，如：lab_1_wrk 。
不要使用已经存在的文件名，否则会提醒你重新给Workspace 文件命名。
定义Workspace 文件所在的路径。
注意：不要在examples 路径下建立_wrk文件，可以选在users/default 或者其他路径。
点击下一步……Lab ： ADS 2011 WorkshopCopyright 2011 Agilent Technologiesf. Libraries （元件库）： 去除DSP 元件库前的复选框，这里不需要其他的元件库。
当然，可以加入一些其他的元件库到这个Workspace 中。
在 “.prj”文件转换为 “.wrk ”过程中，会产生一个服务于“.wrk ”的元件库。
雷达信号瞬时频率及其统计特征的提取
雷达信号瞬时频率及其统计特征的提取孙亚伟;黄建冲【期刊名称】《舰船电子对抗》【年(卷),期】2011(034)005【摘要】Aiming at the influence of the low signal noise ratio（SNR） on the classification effect of radar signals instantaneous frequency features,this paper firstly uses the improved algorithm of frequency measurement through phase to extract the instantaneous frequencies of radar signals;based on this,normalizes the extracted instantaneous frequencies,seperately analyzes the statistic features of the modulated signals instantaneous frequency further such as conventionality （CON）,linear frequency modulation（LFM）,binary phase-shift keying （BPSK） and quarternary phase-shift keying（QPSK）,presents the classification feature vector.The simulation results show that the structured feature vector based on the statistic features has better separation property.%针对低信噪比对雷达信号瞬时频率特征分类效果的影响,首先利用改进的相位法提取信号的瞬时频率特征,在此基础上,对所获得的瞬时频率进行归一化处理,分别就常规信号（CON）、线性频率调制（LFM）、二进制相位调制（BPSK）、四进制相位调制（QPSK）等调制信号瞬时频率的统计特征作进一步分析,提出分类特征向量。
各种仿真功能概述_物联网：ADS射频电路仿真与实例详解_[共2页]
![各种仿真功能概述_物联网：ADS射频电路仿真与实例详解_[共2页]](https://img.taocdn.com/s3/m/841bfe10aa00b52acec7caa9.png)
║102 物联网：ADS射频电路仿真与实例详解56.1.2 各种仿真功能概述1．ADS软件的仿真功能在ADS软件中，不同的仿真方法具有不同的仿真功能，下面对各种仿真功能概述如下。
（1）直流仿真电路的直流仿真是所有射频有源电路分析的基础，在执行有源电路交流仿真、S参数仿真或谐波平衡仿真等其他仿真之前，首先需要进行直流仿真，直流仿真主要用来分析电路的直流工作点。
直流仿真元器件面板包含直流仿真控制器、直流仿真设置控制器、参数扫描计划控制器、参数扫描控制器、节点设置和节点名控件、显示模板控件和仿真测量等式控件，这些面板上的元器件经过设置后，既可以提供有源电路单点的直流分析，又可以提供有源电路参数扫描分析。
（2）交流仿真交流仿真能获得电路小信号时的多种参数，如电压增益、电流增益、跨导和噪声等。
交流仿真执行时，首先对电路进行直流分析，并找到非线性器件的直流工作点，然后将非线性器件在静态工作点附近进行线性化处理，分析小信号在静态工作点附近的输入输出关系。
（3）S参数仿真S参数仿真是射频电路最重要的仿真，可以对线性小信号在频域进行仿真。
S参数仿真元器件面板有反射系数和驻波比控件，有功率增益、电压增益和增益波纹控件，有输入阻抗和输入导纳控件，有负载和源的稳定性控件，有噪声功率和噪声系数控件，有史密斯圆图上的增益圆、稳定圆和噪声圆控件，综合利用S参数仿真的各种控件，可以全面分析线性网络的特性。
与直流仿真相似，S参数仿真也有仿真控制器、仿真设置控制器、参数扫描计划控制器、参数扫描控制器、节点设置和节点名控件、显示模板控件和仿真测量等式控件。
（4）谐波平衡仿真谐波平衡仿真用于非线性电路的仿真，主要在频域内使用，用来分析频域信号经过非线性电路后产生谐波和交调的情况。
谐波平衡仿真元器件面板有频域电流显示控件、频域电压显示控件、功率谱密度显示控件，有输入三阶交调点分析控件、输出三阶交调点分析控件、N阶截止点分析控件，有频率预算控件、增益预算控件、反射系数预算控件、三阶交调预算控件、噪声功率预算控件等。
基于ADS的高频雷达接收机仿真实验设计
基于ADS的高频雷达接收机仿真实验设计李世界;张兰;杨公宇;王才军【摘要】系统综合实验的开设在射频电路实验教学中占有重要地位.为了设计出既适合射频教学又具有专业特色的实验项目,尝试将科研项目成果引入到实验教学环节,开设了基于先进设计系统(ADS)的高频雷达接收机仿真实验.该实验以一个高频地波雷达系统为原型,结合实际的设计指标,利用ADS仿真软件的行为级功能模块,来完成雷达射频前端系统的设计与建模,并对雷达接收机的灵敏度、增益、频带选择性、动态范围等重要指标进行仿真验证,评估系统性能,进而掌握射频系统设计的关键点和主要思路.实践表明,该实验能够较好地将理论与实践结合起来,培养学生结合应用背景来分析设计指标的能力,激发学生对射频工程的兴趣,锻炼学生分析并解决实际问题的意识和思维,达到了预期的效果.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2018(037)012【总页数】4页(P133-136)【关键词】射频电路;高频超视距雷达;仿真实验;接收机【作者】李世界;张兰;杨公宇;王才军【作者单位】武汉大学电子信息学院,武汉430072;武汉大学电子信息学院,武汉430072;武汉大学电子信息学院,武汉430072;武汉大学电子信息学院,武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TN7100 引言作为通信工程、电波传播与天线、电子信息工程等专业的重要专业课程，射频电路实验课程的目的是让学生通过学习与实践，能够掌握射频工程领域的基本原理及系统知识，培养具射频电路原理设计、系统分析能力的专业人才[1-4]。
由于系统复杂、实现成本高以及实验课时不足等因素的限制，很难让学生在课内设计并实现一个完整的射频系统，因此射频系统仿真实验成为很多高校射频电路实验的一个较好的选择[5-6]，让学生在课内完成系统设计、参数计算和功能模块仿真，达到培养学生射频系统综合设计能力的目的。
传统射频实验中虽然也有对射频系统的综合仿真，但是脱离了应用场景，实现方式不够具体，技术参数的物理意义不明确，学生做起来也很迷茫，除了实验指导书找不到可参考的资料和实体，达不到预期的设计效果。
ads2011射频电路设计与仿真实例
ads2011射频电路设计与仿真实例《GPS/GSM/GPRS/Wi-Fi 4G射频电路设计与仿真实例》近年来，随着移动通信的发展和增强，4G移动网络在无线射频电路设计方面也发生了重大变化，从单频电路到多频电路，GSM、GPRS、GPS、Wi-Fi等多个无线射频电路设计和仿真工具相结合，令该领域取得突破性进展。
本文以ADS2011为工具，针对GPS/GSM/GPRS/Wi-Fi 4G 射频电路设计与仿真进行详细讨论。
首先要完成GPS/GSM/GPRS/Wi-Fi 4G射频电路设计和仿真，需要准备以下几个工具：目前，GPS/GSM/GPRS/Wi-Fi 4G射频电路设计与仿真主要依赖ADS2011半导体设计软件。
一般而言，ads2011可以帮助我们大大简化GPS/GSM/GPRS/Wi-Fi 4G射频电路设计和仿真工作。
它可以不仅缩短设计时间，而且可以提高设计效率。
1、ADS2011半导体设计软件：该软件具有强大的功能，可以帮助用户完成射频电路的设计，模拟，实现系统整合，以及从高频器件运算到实时功率预测的各种功能。
特别是在完成复杂的4G射频电路设计时可以得到充分的应用。
2、多个移动无线射频电路设计工具：为了进一步实现GPS/GSM/GPRS/Wi-Fi 4G射频电路设计，还需要多个移动无线射频电路设计工具，以实现对GPS/GSM/GPRS/Wi-Fi 4G射频电路进行精确的设计和分析。
3、多频段射频电路设计软件：多频段射频电路设计软件可以支持复杂的射频电路形态设计，以满足GPS/GSM/GPRS/Wi-Fi 4G移动网络的多个无线射频电路需求。
其次，在设计GPS/GSM/GPRS/Wi-Fi 4G射频电路之前，首先需要采用ADS2011软件进行射频电路分析，以搞清其噪声特性、相干度特性及瞬态响应特性。
在射频电路仿真过程中，干扰造成的电磁场被记录，以处理一系列环境因素及射频电路噪声源等。
最后，在建立多射频电路的布线模型时，需要充分考虑多射频信号的干扰特性，将各射频电路之间做好合理的布线。
在ADS中如何进行仿真分析？
在ADS中如何进行仿真分析？ 对于这类场景评估的方式主要有两大类，一类是实际电路评估，一种是仿真。
对于实际电路的方式又分为拥有特定的芯片，一种是没有特定的芯片，这就可以使用一些FPGA芯片搭建一些电路进行实际测试的，这需要工程师具备一些电路设计的能力以及FPGA编程的能力，使整个链路运行起来，再结合仿真进行“仿测同源”，通过仿真进一步的优化设计，这也涉及到一个人员和成本的问题，当然，对于一些大公司还是具备的；对于一些中型的公司来讲，无法通过实际的电路进行验证，就只能通过ADS这类的工具来进行仿真验证和评估，如果知道芯片的类型并且有模型，可以针对性的进行特定的仿真，如果不知道芯片的型号或者没有模型，就使用ADS中的TX_Diff和Rx_Diff元件，在元件可以设定信号的速率、PRBS的码型、抖动、均衡等参数，然后进行仿真评估；对于一些小公司而言，这就只能凭经验了。
在以前的文章中介绍过，在获得了连接器、线缆或者PCB背板的测试或者仿真S参数之后，可以在ADS中非常方便的判断是否满足总线或者设计的要求： 本文就和大家分享下在ADS中如何对这类的情况进行仿真分析。
无源器件或者无源通道都是用S参数来表征。
假设通道使用的S参数如下所示： 在10GHz时，损耗接近-30dB，回波损耗将近-20dB。
搭建一个有源仿真通道如下图所示，采用的IBISAMI是stratix5gx： 单击F7键仿真，获得的结果如下所示： 从仿真的结果可以看到，结果并不是非常好，这种情况下，可以通过修改配置芯片的均衡或者加重值，看是否能获得比较好的链路性能。
双击TX_AMI模型，如下图所示： 在按F7仿真，获得仿真结果如下所示： 显然，调整之后的结果非常好。
如果调整加重或者均衡到最合适的值之后依然无法满足要求，那幺就说明设计的通道需要再优化。
如果结果比较好之后，想考察通道是否能承受外部串扰或者噪声的影响，可以通过在模型中注入抖动，再进行一次评估，同样双击TX_AMI模型，如下图所示： 增加0.02UI的随机抖动后，再单击F7后，获得的仿真结果如下所示： 从结果上可以看到，抖动增加了之后，并没有使眼图恶化很多。
使用ADS2B系统完成雷达精度的标定
使用ADS2B系统完成雷达精度的标定作者：那洪祥来源：《中国新技术新产品》2016年第01期摘要：雷达是军队的眼睛，在军事技术日益发展的今天，在确保雷达能够发现敌人的同时还需要确保雷达测量的精度。
雷达在出厂交付部队使用之前首先对雷达进行相应的标定以减少或是消除雷达测量的误差，在雷达交付部队使用并经过一段时间以后，也需要对雷达的精度进行定期的标定来确保雷达的测量精度。
本文在分析雷达精度测量标定方法的基础上提出了一种基于ADS2B系统来完成雷达进度标定的方法，在确保雷达精度的基础上简化精度标定环节。
关键词：雷达精度；标定；ADS2B系统中图分类号：TN958 文献标识码：A雷达在交付部队使用后为确保雷达的测量精度需要定期对其进行相应的精度标定，在以往精度标定的过程中，对于雷达精度的测量采用的是在真值选取上多采用的是高精度的雷达或是GPS作为真值。
雷达精度测量结果的可信度最主要取决于真值的稳定性等。
所以为确保雷达精度就需要对雷达测量数值进行多次重复的测量，原有的通过使用军用飞机携带GPS记录飞行航迹作为雷达测量结果的真值的方法，这种方法花费高且测量标定的周期长，容易影响部队的训练及正常使用。
因此使用ADS2B系统来对雷达精度进行检测能够满足雷达精度测量的需求。
1 雷达精度标定方法雷达系统是现代制导武器的眼睛，其测量精度的高低值直接影响到武器的命中率，通常来说，雷达都具有很高的精度。
在雷达投入使用后会由于其载具因载荷发生变化而导致其发生一定的形变，而载具的形变会造成雷达阵面平面发生一定的角度偏移，这种因长时间使用而导致的载具形变是无法检测并消除的，因此为提高雷达测量的精度应当定期对雷达进行精度检测，并通过相应的标定来消除雷达测量系统内的误差。
现今对于雷达精度的测量和评估所采用的主要方式是通过跟踪气球和跟踪搭载了差分GPS的飞机，在使用飞机携带GPS的测量方法中，由于所选用的飞机需要沿着设计的航路进行航行，因此在飞机选用上多采用的是军用飞机。
ADS交流仿真及瞬态仿真
Eqn V_Gain1=mag(AC.Vout)/mag(AC.Vin)
0.330 0.325
V_Gain1
0.320 0.315 0.310 0.305 0 20 40 60 80 100
freq, MHz
Sweep Vcc
Eqn V_Gain1=mag(AC.Vout)/mag(AC.Vin)
Trace Expression
freq 1.000 kHz 10.00 MHz 20.00 MHz 30.00 MHz 40.00 MHz 50.00 MHz 60.00 MHz 70.00 MHz 80.00 MHz 90.00 MHz 100.0 MHz AC1.Gain_dB -10.214 -9.743 -9.734 -9.732 -9.731 -9.730 -9.729 -9.728 -9.727 -9.725 -9.724 dB_Gain -10.214 -9.743 -9.734 -9.732 -9.731 -9.730 -9.729 -9.728 -9.727 -9.725 -9.724 dB(AC.Vout) -10.214 -9.743 -9.734 -9.732 -9.731 -9.730 -9.729 -9.728 -9.727 -9.725 -9.724
3查看各节点的直流电压和电流
1）运行仿真器 2）显示各个节点的电压电流值
4查看器件参数
5调谐参数
6计算增益
freq 1.000 kHz 10.00 MHz 20.00 MHz 30.00 MHz 40.00 MHz 50.00 MHz 60.00 MHz 70.00 MHz 80.00 MHz 90.00 MHz 100.0 MHz AC1.Gain_dB -10.214 -9.743 -9.734 -9.732 -9.731 -9.730 -9.729 -9.728 -9.727 -9.725 -9.724
使用ADS进行雷达TR组件设计
Copyright © 2010 Agilent Technologies
内容安排
• 收发组件(TR Module)概况及主要元件 • TR组件系统级仿真 • TR组件中的微波单片电路( MMIC) • TR组件的射频脉冲仿真 • 贴片天线阵 • TR组件及贴片天线阵混合仿真
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内容安排
• 收发组件(TR Module)概况及主要元件 • TR组件系统级仿真 • TR组件中的微波单片电路( MMIC) • TR组件的射频脉冲仿真 • 贴片天线阵 • TR组件及贴片天线阵混合仿真
T/R组件的尺寸及工作频率
T/R 组件被安放在相控阵中的单元之中，单元尺寸是工作频率的函数 从经验上来讲，组件是以半波长间距进行摆放，如10 GHz 的半波长是1.5 cm, 或600 mils.
Source: /encyclopedia/transmitreceivemodules.cfm
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TR 组件 – 系统级分析
Driver and Power Amp
Duplexe r
Tx Power Monitoring
Digital Phase Digital
TR
Shifter
Attenuator Switch
LNA Stage 1 and 2
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使用ADS 软件软件进行雷达瞬时测频仿真进行雷达瞬时测频仿真（IFM—Instantaneous Frequency Measurement ）在现代电子战中，非常重要的任务之一就是快速侦测敌方雷达参数。
在雷达的各种特征参数中频率参数是最重要的参数之一。
雷达的频率参数包括载波频率、频谱和多普勒频率等。
本文讨论了使用安捷伦ADS 软件利用比相法对雷达信号载波频率的测量。
其中包括使用微波鉴相法测频和数字测频法的基本原理、在ADS 软件中原理图实现和仿真结果。
微波鉴相法瞬时测频接收机微波鉴相法的基本原理可以参加参考文献[1]。
下图给出了在ADS 软件中实现的由功率分配器、延时线、90°电桥和混频器组成的鉴相器。
我们来分别分析各个节点的电压： tj eA Vin ⋅⋅=ωVin V ⋅=221 Vin V ⋅=222 Vin e V j ⋅⋅=−ϕ223 ϕ 是由延时线引起的相移 Vin V ⋅=224 Vin e V j ⋅⋅=⋅2225πVin e V j ⋅⋅=−ϕ216 Vin e V j ⋅⋅=−ϕ2172222)()(4242461t j j t j j j e e K e e A in V e V V Vo ⋅−⋅−−⋅⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅=⋅=ωϕωϕϕ (1) 2)2(2)2(22)2()()(4242572t j j t j j j e e K e e A in V e V V Vo ⋅−−⋅−−−−⋅⋅=⋅⋅⋅==⋅⋅=⋅=ωπϕωπϕπϕ (2)其中 242A K ⋅=从 式 (1) 和 (2) 中提取出基带部分： )cos(1'ϕ⋅=k Vo (3) )sin(2'ϕ⋅=k Vo (4)从(3)、(4)式中可以看出，鉴相器输出的基带信号为一对正交量，相角ϕ为延时线引入的相移：T f c L c Lgg g g⋅⋅=⋅∆⋅=⋅∆=ππλπλϕ22 (5) 式中，g λ为延时线中的信号波长；g c 为延时线中的电波速度；L ∆为延时线长度；T 为延时线引入的延时；f 为输入信号的载波频率。
可见，基带输出信号的相位于载波频率成正比，从而实现了频/相变换。
同时必须对相位进行限制，使πϕ2max =∆，这样，由鉴相器构成的测频接收机的不模糊测频范围(unambiguous range)为 T F /1=∆ 。
在ADS 软件中进行瞬时测频接收机的单音仿真在ADS 软件原理图菜单中，点击 DesignGuide (设计指南)，选择 Radar Applications (雷达应用)， 并选中Single Tone Simulation of IFM ，如图所示：.设计指南会自动打开单音瞬时测频的仿真原理图及数据结果，如图所示， 图中CORRELATOR_IFM 元件就代表了上面介绍的鉴相器子电路，鉴相器的两路输出使用电路包络仿真选择器选出基带部分，并把两路基带信号合成为复信号进行记录。
在仿真中，输入信号为单载波信号 N_Tones ， 其频率从2GHz 到8GHz 进行扫频， 鉴相器中的传输线电长度为70°,对应频率为2GHz：输出结果为：图中，左边显示鉴相器输出的相位随扫描频率的变化曲线，上边的图给出相位输出，下边的图给出相位非翻转输出。
从上边的相位图可以看出，鉴相器输出相位在5GHz 左右发生相位翻转，所以该测频接收机的不模糊测频范围小于5GHz 。
在图右边，给出了由鉴相器相位计算出载波频率的过程。
由传输线电长度可以计算出传输线的物理长度： 0291667.01021033607036070360(deg)98=⋅⋅⋅=⋅=⋅=f c Length electrical ngth physicalLe λ 所以，由传输线引入的时间延时为：119810722.9360701021136070136070103029167.0−⋅=⋅⋅=⋅=⋅⋅=⋅==f c f c c ngth physicalLe TimeDelay从上述公式 (5) 就可以由鉴相器输出相角和传输线延时计算出频率。
在上述的仿真中功率分配器、延时线和90°电桥均为理想器件，从仿真结果中也可以看到鉴相器输出相位和输入载波之间成理想的线性关系。
但是在实际电路中，功率分配器、延时线和电桥都具有一定的频响特性。
利用ADS 软件无源电路设计指南的综合能力，可以进一步综合出由微带线构成的功率分配器和90°电桥，并将延时线由时间的传输线代替，从而仿真出对器件非理想特性对测频接收机测频能力的影响。
选中电路原理图中的 Correlator_IFM 元件，在原理图快捷图标中点击进入子电路。
在子电路中，删除两个功率分配器，一个90°电桥及一段传输线元件。
在元件面板下拉框中，选择 Passive Circuit Design Guide – Couplers 元件面板，将MSUB 元件放入原理图中，并使用缺省参数。
并调入Wdiv 和BLCplr 元件，分别放在原来调入原来的功率分配器和90°电桥的位置，将这三个元件的F(Frequency)参数设为5GHz。
在元件面板下拉框中，选择 Passive Circuit Design Guide – Lines 元件面板，将MLine 元件放入原理图中原来传输线的位置，将F(Frequency)参数设为2GHz，Lelec (电长度)参数设为0.19444. (70/360)Frequency (GHz)S (d B )BLCoupler Design Assistant改变完成后的原理图如下所示：在没有进行电路综合之前，如果使用快捷按钮进入到功率分配器、传输线线和电桥子电路中时，可以看到子电路是空的。
下面使用无源电路设计指南进行电路综合。
在上图所示的鉴相器原理图中，选择菜单项 Design Guide, 点击选择Passive Circuit，再选择 Microstrip Control Window.., 然后按OK。
在 Design Assistant 栏目中，点击Design All。
设计指南程序会自动综合电路中的4个元件(两个功率分配器，一个电桥和一段传输线)。
无源电路设计指南综合窗口如下所示：点击Simulation Assisant 栏目，设定频率范围从0.1 到10 GHz ，步进值0.1 GHz 。
点击Simulate 按钮，仿真完成后，会自动弹出数据显示窗口，显示元件的性能。
如右图，显示出电桥的S 参数特性。
返回到鉴相器原理图中，使用向下按钮进入功率分配器、传输线线和电桥子电路中，可以看到使用无源电路设计指南综合出的微带线电路，如下图电桥子电路：使用向上按钮 回到最上层的DSP 原理图中，选择菜单项Simulate ，点击Simulation Setup… ，在Dataset (数据集)栏目下输入 IFM ，以保证前一次的仿真结果不被覆盖。
如右图所示：分别点击 Apply 和Simulate 按钮。
仿真结束时，在数据显示窗口会有弹出窗口提示是否更换缺省显示数据集，选择Yes 。
P4Num=4P3Num=3Tee4W3=9.957 milW2=18.71 mil W1=9.905 mil Subst="MSub1"TL4L=214.803 milW=18.71 mil Subst="MSub1"Tee3W3=9.957 milW2=9.905 mil W1=18.71 mil Subst="MSub1"MTEE Tee2W3=9.957 milW2=9.905 mil W1=18.71 mil Subst="MSub1"MTEE Tee1W3=9.957 milW2=18.71 mil W1=9.905 mil Subst="MSub1"DA_BLCoupler1_CORRELATOR_IFM DA_BLCoupler1Delta=0 milZo=50 Ohm C=3 dB F=5 GHz Subst="MSub1"可以看出，仿真的结果同前次理想器件仿真的结果有所不同。
鉴相器输出相位和频率结果不再是线性关系。
在这种情况下，可以使用ROM查询表对输出结果进行修正。
本文不进行讨论。
数字瞬时测频系统的仿真在上面介绍的比相法瞬时测频接收机中，是对输出的正交信号进行幅度采样，再利用三角关系计算出相位的大小，在计算上比较繁杂，也影响计算时间。
现代接收机多采用极性量化方法。
一般称这种接收机为数字式瞬时测频接收机。
ADS软件的雷达设计指南中包含了Eight Channel Digital IFM System Simulation 的例子，原理图及仿真结果如下图所示。
从原理图中可以看出，输入信号仍然为单载波信号。
仿真时从0.025GHz到2.0GHz扫描载波信号的频率，输入信号经过限幅器和8通道功率分配器分别进入极性量化器。
每个极性量化器实现1bit量化。
8个支路的不同在于延时时间有所不同。
最上面的量化器延时最短，从上至下延时时间逐渐增加，下面的量化器的延时时间为上面的量化器的2倍。
输出的8bit信号经过bit重整，bit到int变换，D/A变换，最终计算出输出频率。
在数据结果显示中，给出了测频结果及测频误差。
下面讨论极性量化器的基本原理。
在上图所示的原理图中选中最上面的量化器单元，使用快捷按钮进入到子电路中，如下图所示，其电路组成和前面介绍的鉴相器原理图类似，也包含了功率分配器，移相器和延时单元。
可以分析得到在混频器输出端的电压：)22sin(Tstep f k Vo BitNum ⋅⋅⋅⋅−=π 式中k 为实系数，f 为输入信号频率。
将max21F Tstep =代入，max)/2sin(F f k Vo BitNum ⋅⋅⋅−=π当BitNum ＝1时，max)/2sin(F f k Vo ⋅⋅−=π，可见当输入频率从0 – Fmax 变化时，输出电压正好为一个周期的正弦信号，测试原理图及数据显示如图：经过电压比较器，当Vo 电压为正时，输出1，否则输出0，这样就通过输出电压Vo 的极性，构成了1bit 量化器。
从这一位量化器输出，只能得到频率是在 0 – Fmax/2之间还是 Fmax/2 – Fmax 之间的信息。
要得到更细致的频率读数，需要多个1Bit 量化器并联使用。
从公式max)/2sin(F f k Vo BitNum ⋅⋅⋅−=π中可以看到当BitNum＝2时，对输入信号的延时比上一比特增加了一倍，输出电压正比于sin(4πf/Fmax)，在整个频率范围，电压输出为2个周期的正弦波。