ADS设计电调衰减器
ADS设计电调衰减器
利用ADS设计电调衰减器马景民1 罗正祥2 羊恺3 曾成4 罗建5（电子科技大学光电信息学院，成都 610054）1、2、4、5（电子科技大学空天科学技术研究院，成都 610054）3摘要：本文利用ADS仿真软件高效快速的设计了S波段窄带电调衰减器，此衰减器主要分为3dB分支电桥和PIN二极管两部分，射频信号为2.3~2.4GHz，直流调谐电流范围为0.02~6.32mA，传输衰减范围为0.9 ~19.8dB，带内反射均优于16dB，基本达到了设计目标。
关键词：S波段；电调衰减器；3dB分支电桥；PIN二极管1 引言现代通信对整机动态范围要求越来越大，单用AGC电路来控制其动态范围已不能满足动态要求，因此衰减器得到广泛应用。
目前衰减器已发展有多种结构，除了电阻衰减网络以外，近年来又发展了PIN二极管构成的电调衰减器，GaAs MESFET T型衰减器，在此基础上发展了多位数控衰减器[1]。
有时为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定量的衰减。
衰减量固定不变的称为固定衰减器；衰减量可在一定范围内调节的称为可变衰减器。
衰减器是一种双端口网络，双端口网络的衰减主要由以下两种原因引起：一种是由于网络内部有损耗，吸收了所通过的电磁波的一部分功率而造成衰减，这种衰减器称为“吸收衰减”；另一种是由于电磁波在网络输入端的反射而引起的衰减，这种衰减称为“反射衰减”。
应用这两种衰减原理制成的衰减器有吸收式衰减器和反射式衰减器[2]。
电调衰减器是一种控制射频信号输出功率的部件，它是自适应干扰抵消系统中的关键部件。
目前电调衰减器有两种结构：一种是机电式，它是通过伺服电机控制两个耦合线圈的耦合系数，从而达到幅度控制。
这种衰减器结构复杂，惰性大．跟踪性能差；另一种是全电子式，它利用PIN二极管的电导调制特性来达到幅度控制。
这种衰减器结构简单、响应时问短、跟踪特性好[3]。
本文针对中国自主开发的TD-SCDMA标准，设计实现了一款预失真系统中必不可少的关键部分：2.3~2.4GHz电调衰减器。
ADS信号完全性设计
ADS信号完全性设计首先，ADS信号的源头设计是信号完整性设计的基础。
在设计源头时，需要考虑信号的生成方式、传输方式以及引脚布局等。
其中，生成方式可以通过模拟电路设计或数字信号处理来实现，需要确保生成的信号稳定可靠。
传输方式可以选择有线传输或无线传输，根据实际需求来确定。
引脚布局需要遵循电路设计原则，确保信号通路的简洁和分离，减少电磁干扰。
其次，传输路径的设计是ADS信号完整性设计的关键。
传输路径可以包括线缆、连接器、传输线等。
在设计路径时，需要考虑信号的频率、功率以及传输距离等因素。
对于高频信号，需要选择低损耗的线缆和传输线，以减小信号衰减和失真。
对于高功率信号，需要选择能够承受高电流和高温的连接器和线缆。
传输距离较长的情况下，需要选择带有驱动器和接收器的信号放大器，以增强信号的幅度和稳定性。
最后，接收端的处理是ADS信号完整性设计的重要部分。
接收端的处理可以包括信号放大、滤波、采样和解码等。
信号放大可以通过放大器来实现，提高信号的幅度和稳定性。
滤波可以通过低通滤波器来实现，去除噪声和干扰信号。
采样可以通过模数转换器来实现，将连续信号转换为离散信号。
解码可以通过数字信号处理算法来实现，将采样信号恢复为原始信号。
为确保ADS信号的完整性，还需要进行信号的测试和验证。
测试可以通过示波器、频谱分析仪和网络分析仪等设备来实现，对信号的频谱、幅度和时域进行分析。
验证可以通过实际应用场景来实现，检测信号在实际环境中的性能和可靠性。
综上所述，ADS信号的完整性设计涉及信号源头设计、传输路径设计和接收端处理等多个方面。
合理设计和选择信号源、传输路径和接收端处理方式，可以确保ADS信号的完整性和可靠性。
通过信号的测试和验证，可以对设计方案进行检测和改进，提高信号的性能和稳定性。
一种基于ADS的电调谐滤波器的新设计
一种基于ADS的电调谐滤波器的新设计王燕君【摘要】设计了一种用于跳频通信系统接收机射频前端的UHF频段电调谐滤波器.使用安捷伦公司的微波仿真软件ADS对电调谐滤波器进行结构设计和参数优化.对制成品的实际测试表明,该调谐滤波器工作频段为225～400 MHz,3 dB带宽6.5～15 MHz,通带增益24～27 dB,矩形系数小于6.2,其性能指标完全达到设计要求,在不同的频点都具有良好的电参数指标.所提方法对电调滤波器的设计具有指导作用.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2012(052)003【总页数】4页(P367-370)【关键词】跳频通信;射频前端;电调谐滤波器;结构设计;参数优化【作者】王燕君【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN713随着电子技术的飞速发展，各种军用、民用电子设备同时使用，电磁信号密集多样，工作频率相对集中，空间电磁环境越来越复杂。
跳频技术由于其出色的保密和抗干扰能力不仅在军事通信中大显身手，较好地满足了现代战争提出的电子对抗与反对抗的要求，而在民用通信中也展示了良好的应用前景。
应用在跳频通信系统中的电调谐滤波器是一种能快速跟踪频率变化的带通滤波器，它使调谐频率附近的信号顺利通过，而远离调谐频率的信号受到较大幅度的衰减。
这种调谐滤波器可有效地改善接收机的信噪比，并能有效地解决多部通信设备同时通信的干扰和电磁兼容问题。
本文运用ADS仿真软件，结合可靠的设计理论设计出了一种用于跳频通信系统接收机射频前端的UHF频段电调滤波器。
该电调滤波器工作于225～400 MHz频段范围，电路要求其增益范围为23～28 dB，3 dB带宽范围为6.5～15 MHz，矩形系数（30 dB／3 dB）小于7。
该电调谐滤波器采用参差调谐回路的设计方法，参差调谐回路不同于级联的单调谐回路，级联单调谐回路的谐振频率是相同的，而参差调谐回路的各级单调谐频率分别比整个调谐回路的中心频率高或低Δfd，参差调谐回路兼有单调谐回路电路简单、易调整和双调谐回路频带宽、矩形系数好的优点，同时克服了单调谐回路频带窄、选择性差和双调谐回路电路复杂、调整困难的缺点。
无线电射频系统综合实验
确性。
（二）设计指标：
中心频率：2.2GHz、2.4GHz、2.6GHz 共3种 1dB带宽：200MHz； 插损：≤ 2 dB； 抑制：≥ 30dB（±400MHz外）
（三）实验设备条件：
无线电射频收发系统、频谱分析仪、矢量网络分
语音 调制器 衰减器 滤波器
关 2.3~2.5GHz 关 放大器
频踪 1.7~2.3GHz
2.1~2.3GHz
二、收信平台实现电路框图
微带滤波器
混频器 波 段
2.5~2.7GHz 波 段
天线
图像 480MHz
AGC
LC
开
开 低噪声
语音 解调器 放大器 滤波器
关 2.3~2.5GHz 关 放大器
频踪 1.7~2.2GHz
无线电射频系统综合实验
实验内容
1、收发系统传输实验（射频发射、接收系统分 析实验）
2、射频模块测量实验 3、射频模块仿真设计实验 4、射频模块制作及替换验证实验
一、收发系统传输实验
了解该无线信息传输射频系统实现图像和语 音信号的信号传输流程，从整体角度了解 和掌握系统的原理和性能，深入理解信号 间的相互作用。
4、将收信平台和发信平台到摄像头或显示器的音 视频线、电源线都连接好（注意：白色接头为音 频线）；
5、将收信平台和发信平台上的电源总开关SW1分 别拨到ON状态，几分钟后在收信平台的液晶显示 器上应该显示出发信平台摄像头正在摄取的图像 （注意：此时液晶显示器、收信平台和发信平台 上所有开关（除SW15频率设置开关外）应该处于 ON状态）。
设置端口1输出功率为-20dBm，关闭【耦合】 由于矢网内部衰减器不变，为保证低噪放处于小信 号放大，校准前在端口1加接50~60dBm固定衰减；
ADS设计实验教程
耦合线节参数设置窗口
等效电路
微带滤波器的设计（续）
设计指标：通带3.0－3.1GHz，带内衰减小于2dB，起 伏小于1dB，2.8GHz以下及3.3GHz以上衰减大于 40dB，端口反射系数小于-20dB。
在进行设计时，主要是以滤波器的S参数作为优化目标 进行优化仿真。S21(S12)是传输参数，滤波器通带、阻 带的位置以及衰减、起伏全都表现在S21(S12)随频率变 化曲线的形状上。S11(S22)参数是输入、输出端口的反 射系数，由它可以换算出输入、输出端的电压驻波 比。如果反射系数过大，就会导致反射损耗增大，并
点击Length Unit设置长度单位为毫米
创建新的工程文件（续）
工程文件创建完毕后主窗口变为下图
创建新的工程文件（续）
同时原理图设计窗口打开
微带滤波器的设计
平行耦合线带通滤波器的设计
下图是一个微带带通滤波器及其等效电路，它由平行的 耦合线节相连组成，并且是左右对称的，每一个耦合线 节长度约为四分之一波长(对中心频率而言)，构成谐振 电路。我们以这种结构的滤波器为例，介绍一下设计的 过程。
实验一 微波滤波器的设计
制作与调试
（一）实验目的
了解微波滤波电路的原理及设计方法。 学习使用ADS软件进行微波电路的设
计，优化，仿真。 掌握微带滤波器的制作及调试方法。
（二）实验内容
使用ADS软件设计一个微带带通滤波 器，并对其参数进行优化、仿真。
衰减器设计
Lumped-components
Ctrl+R旋转 器件
Simulation-S_param
练习：设计10dB П型同阻式（Z1=Z2=50Ω）固定衰减器。
A 1010 1 Rs Z 0 2 1 R p1 R p 2 Z 0 1
3. T型异阻式
A 1010 R 2 Z1 Z 2 p 1 a 1 Rs1 Z1 Rp 1 Rs 2 Z 2 a 1 R p 1 1 Z1 Z 2 s 2 1 1 a 1 1 R p1 Z 1 R s 1 1 1 a 1 1 R p 2 Z 1 R 2 s
例子：测衰减器在30MHz-3198MHz的插损、驻波和回损。
（1）按《菜单》按钮，选择扫频方案1。 （2）在主菜单下设置初始频率（30MHz）、频率间隔（39.6MHz）和终止频率 (3198MHz)。 （3）在主菜单下按〖↓〗键将光标移到《测:A B》下, 按〖→〗或〖←〗键使A下为 《插损》,B下空白。 （4）接法如下图，为了衰减器能直接对接以减小测试误差，可先将两个衰减器对接 起来，再通过双阴与接到A口的电缆接上，然后按【执行】键完成直通校正。
3 衰减器的主要用途
(1)控制功率电平: 在微波超外差接收机中对本振输出 功率进行控制,获得最佳噪声系数和变频损耗,达到最佳 接收效果。在微波接收机中,实现自动增益控制,改善动 态范围。 (2) 去耦元件: 作为振荡器与负载之间的去耦合元件。 (3) 相对标准: 作为比较功率电平的相对标准。 (4) 用于雷达抗干扰中的跳变衰减器: 是一种衰减量能 突变的可变衰减器,平时不引入衰减,遇到外界干扰时, 突然加大衰减。
ADS、HFSS、CST 优缺点和应用范围详细教程
ADS、HFSS、CST 优缺点和应用范围详细教程
一、HFSS 与ADS 比较：
1、ADS 主要用来仿真电路（比如：微波射频电路、RFIC、通信电路），HFSS 主要用来仿真器件（比如：滤波器、天线等等）；
1、先说大的方向，如果你做电路，建议ADS。
如果天线、微波无源器件等建议HFSS 或CST。
2、从仿真结果来看，HFSS 是计算电硫场结果一般是可靠的，ADS 是计算电路或者两维半电磁场可以参考。
3、从电磁场性质来看，ADS 不能仿三维电磁场，适用于微波高速电路的设计，对于这种平面电路的电磁场仿真一般都是2.5 维的，HFSS 适用于三维电磁场分析；
4、从微波器件有源无源性来说，HFSS 不能仿有源器件，但是ADS 可以仿真有源器件；。
基于某ADS低噪声放大器设计与仿真
，
K称为稳定性判别系数，K大于1是稳定状态，只有当式中的三个条件都满足时，才能保证放大器是绝对稳定的。实际设计时为了保证低噪声放大器稳定工作还要注意使放大器避开潜在不稳定区。
为改善微波管自身稳定性，有以下几种方式：
1〕串接阻抗负反应
在MESFET的源极和地之间串接一个阻抗元件，从而构成负反应电路。对于双极晶体管如此是在发射极经反应元件接地。在实际的微波放大器电路中，电路尺寸很小，外接阻抗元件难以实现，因此反应元件常用一段微带线来代替，它相当于电感性元件的负反应。
Te= T0( NF–1 )〔2-4〕
其中Te为放大器的噪声温度，T0=2900K，NF为放大器的噪声系数。
NF(dB) = 10LgNF〔2-5〕
2.2.2
放大器的增益定义为放大器输出功率与输入功率的比值：
G=Pout/ Pin(2-6)
从(2-3)的计算公式中可见，提上下噪声放大器的增益对降低整机的噪声系数非常有利，但低噪声放大器的增益过高会影响整个接收机的动态X围。所以，一般来说低噪声放大器的增益确定应与系统的整机噪声系数、接收机动态X围等结合起来考虑。
1.1.2
随着通讯工业的飞速开展，人们对各种无线通讯工具的要求也越来越高，功率辐射小、作用距离远、覆盖X围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的普遍追求，这就对系统的接收灵敏度提出了更高的要求，我们知道，系统接收灵敏度的计算公式如下：
S=-174+ NF+10㏒BW+S/N
由上式可见，在各种特定〔带宽、解调S/N已定〕的无线通讯系统中，能有效提高灵敏度的关键因素就是降低接收机的噪声系数NF，而决定接收机的噪声系数的关键部件就是处于接收机最前端的低噪声放大器。低噪声放大器的主要作用是放大天线从空中接收到的微弱信号，降低噪声干扰，以供系统解调出所需的信息数据，所以低噪声放大器的设计对整个接收机来说是至关重要的。
ADS设计VCO范例资料不错
应用ADS 设计VCO1.VCO 振荡器的基本知识和相关指标1.1振荡器的分类：微波振荡器按器件来分可以分为：双极晶体管振荡器；场效应管振荡器；微波二极管(踢效应管、雪崩管等)振荡器。
按照调谐方式分可以分为：机械调谐振荡器；偏置调谐振荡器；变容管调谐振荡器；YIG 调谐振荡器；数字调谐振荡器；光调谐振荡器。
1.2 振荡器的主要指标：① 振荡器的稳定度：这里面包括：频率准确度、频率稳定度、长期稳定度、短期稳定度和初始漂移。
频率准确度是指振荡器实际工作频率与标称频率之间的偏差。
有绝对频率准确度和相对频率准确度两种方法表示。
绝对频率准确度：)(0Hz f f f -=∆其中f －实际工作频率；0f －标称频率。
相对频率准确度式绝对频率准确度与标称频率准确度的比值，计算公式为：)(000Hz f f f f f -=∆ ② 频率稳定度：频率稳定度是指在规定的时间间隔内，频率准确度变化的最大值，也有两种表示方法：绝对频率稳定度和相对频率稳定度。
频率稳定度还可以分为长期频率稳定度、短期频率稳定度和瞬间频率稳定度。
③ 调频噪音和相位噪音：在振荡器电路中，由于存在各种不确定因素的影响，使振荡频率和振荡幅度随机起伏。
振荡频率的随机起伏称为瞬间频率稳定度，频率的瞬间变化将产生调频噪音、相位噪音和相位抖动。
振荡幅度的随机欺负将引起调幅噪音。
一次，振荡器在没有外加调制时，输出的频率不仅含振荡频率f 0，在f 0附近还包含有许多旁频，连续分布在f 0两边。
如下图所示，纵坐标是功率，f 0处是载波，两边是噪音功率，包括调频噪音功率和调幅噪音功率。
图1正弦信号的噪声边带频谱图2 相位噪声的定义如图2所示，（单边带）相位噪声通常用在相对于载波某一频偏处，相对于载波电平的归一化1Hz带宽的功率谱密度表示（dBc/Hz）。
1.3振荡器的物理模型下图所示的是振荡器的物理模型，主要由谐振网络、晶体管和输入网络这三部分组成。
图3本节论述的振荡器采用共基极反馈振荡器，这种类型的振荡器的物理模型如下图所示。
ADS学习笔记—4
ADS学习笔记—4.优化设计1.调谐功能—Tuning可以选择电路中的某⼀个器件值进⾏修改，在修改的过程中仿真结果也会随着变化，可以根据仿真结果来确定我们要调的值；此功能适⽤于对电路进⾏微调1. 在simulation菜单下选择simulation Variables Setup…2. 将需要改的参数全部勾选3. 修改器件值变化的范围和步进值，可根据电路实际有的器件值来确定范围，设置好了选择OK此时原理图的器件值后⾯会有t样式，表⽰器件可以进⾏调谐4. 点击Tuning，开始调谐此时会弹出调谐窗⼝和仿真结果的窗⼝，在改变某⼀个器件值的时候，仿真结果也会实时的改变，这样就有利于我们观察这⾥我尝试将截⽌频率调为160MHz，经过修改每⼀个器件可知，其中⼀个电容会影响截⽌频率，因此就调了那个电容，可见这就达成了调谐的⽬标可以将调谐的结果更新到原理图，或者关闭窗⼝它会提⽰是否保存调谐的值并更新到原理图，点击YES就能更新到原理图2.优化功能—Optimize通过设置优化的参数和⽬标，让ADS⾃⼰进⾏优化达到我们的要求，若⼀个电路需要满⾜很多个⽬标时，就可以使⽤优化功能；虽然调谐也可以达到要求，但是⼀个⼀个去调会⽐较花费时间，因此这是优化功能的优势所在，但是优化功能也有缺点，那就是勾选的每个元件值都会变化1. 在simulation菜单下选择simulation Variables Setup…2. 勾选需要优化的参数并修改范围3. 找出⽬标控件和优化控件4. 双击GOAL控件设置⽬标Expression：输⼊dB(S(2,1))，表⽰⽬标是S21的dB值Analysis：下拉选择SP1Weight：⽬标的权重，只有⼀个GOAL可以按默认值Sweep variables：扫描的参数为频率limit1和limit2：优化表达式Add LImit：增加表达式limit1：1Hz~135MHz通带S21⼤于-0.05limit2：160MHz处时的S21在-3.1~-2.9范围内Limit中的Weight：表⽰表达式的权重，权重⼤的优先级就⾼5. 优化控件设置3.优化结果1. 点击Optimize此时就是开始优化：这⾥显⽰⽬标已经达到，可见通带内的损耗⼤于-0.05，160MHz处为-2.9dB，但是看S11的仿真图可知，滤波器类型由原来的Butterworth变成了切⽐雪夫：因为这⾥选择随机优化，每次优化都会不⼀样，因此读者在操作时的结果可能会不⼀样，但是都能满⾜设计的⽬标，读者也可以选择其他的优化⽅式。
2功率衰减器
2. 交流信号作用下的阻抗特性
频率较低时，正向导电，反向截止， 具有整流特 性。 频率较高时，正半周来不及复合，负半周不能完 全抽空，I区总有一定的载流子维持导通。
RF&MW
3. PIN二极管的特性 (1) 直流反偏时，对微波信号呈现很高的阻抗，
正偏时呈现很低的阻抗。可用小的直流（低频）功 率控制微波信号的通断，用作开关、 数字移相等。
A 10
（4-8）
RF&MW
2. П型异阻式
10 1 Z 1Z 2 Rs 2 1 1 1 1 R p1 Z 1 Rs 1 1 1 1 1 R p2 Z 1 Rs 2
i j 2 Z 0Y D 2 j 1 Z Y 0 D
移动
单片
吸收 薄片 转动
吸 收 薄 片 (刀 形 ) 轴
双片
(a )
(b )
图 4-11 吸收式衰减器结构示意图 (a) 固定式； (b) 可变式
RF&MW
2. 极化吸收式衰减器
圆柱波导旋转的角度θ可以用精密传动系统测量 并显示出来，角度的变化也就是极化面的变化。 极化衰减器的衰减量为 A=20 lg (cosθ) （4-10）
7 7 .1 1
1
R p2
1 1 1 Z 1 Rs 2
2 0 7 .4 5
RF&MW
步骤二: 利用ADS仿真。
图4-7 Π型同阻式固定衰减器电路图
RF&MW
图4-8 仿真结果
RF&MW
4.3 分布参数衰减器
基于ads 的低噪声放大器设计与仿真
基于ADS的低噪声放大器设计与仿真一、实验背景和目的 (4)1.1 低噪声放大器 (4)1.1.1 概念 (4)1.1.2 主要功能 (4)1.1.3 主要应用领域 (5)1.2 低噪声放大器的研究现状 (5)1.3 本实验报告的主要研究内容和内容安排 (6)二、低噪声放大器的原理分析与研究 (7)2.1 低噪声放大器的基本结构 (7)2.2 低噪声放大器的基本指标 (7)2.2.1 噪声系数 (8)2.2.2 增益 (9)2.2.3 输入输出驻波比 (9)2.2.3 反射系数 (9)2.2.4 放大器的动态范围（IIP3） (10)2.3 低噪声放大器设计设计的基本原则 (10)2.3.1 低噪声放大管的选择原则 (10)2.3.2 输入输出匹配电路的设计原则 (10)三、低噪声放大器的设计 (14)3.1 放大器设计的主要流程 (14)3.2 低噪声放大管的选择 (15)3.3 稳定性计算 (16)3.4 输入输出匹配电路电路设计 (17)3.5 偏置电路 (18)3.6 电路中需要注意的一些问题 (18)四、设计目标 (20)五、ADS软件仿真设计和结论 (21)5.1 ADS仿真设计 (21)5.1.1 直流分析DC TRacing (21)5.1.2 偏置电路的设计 (21)5.1.3稳定性分析 (22)5.1.4噪声系数园和输入匹配 (22)5.1.5最大增益的输出匹配 (25)5.2 结论分析 (30)需要仿真源文件，请在空间留言一、设计的背景和目的1.1 低噪声放大器在无线通信系统中，为了提高接受信号的灵敏度，一般在接收机前端放置低噪声放大器用来提高增益并降低系统的噪声系数。
1.1.1 概念低噪声放大器是噪声系数很低的放大器。
一般用作各类无线电接收机的高频或中频前置放大器，以及高灵敏度电子探测设备的放大电路。
在放大微弱信号的场合，放大器自身的噪声对信号的干扰可能很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。
大功率带状线三分支电桥设计
2021.08科学技术创新大功率带状线三分支电桥设计李宁(西安电子工程研究所,陕西西安710100)摘要:本文设计了一种三分支3dB 电桥。
在分支电桥的基础上,通过增加分支的方式展宽带宽,运用ADS 仿真软件优化分支参数,取得较好实验结果。
运用介电常数2.2的基板进行实物加工,测试结果显示:频带覆盖1.2~1.45GHz ,三端口驻波均小于1.1。
两个输出端口隔离度在27dB 以上,插入损耗3.34dB 以下,相位差在85°~93°之间。
关键词:电桥;三分支;ADS 中图分类号:TN621文献标识码:A 文章编号:2096-4390(2021)08-0173-021概述3dB 电桥是一种特殊的耦合器,有两个输出端,其耦合输出和直通输出信号相等,为输入端信号一半,即3dB 。
两端口存在90°相位差,故又称3dB 正交耦合器。
3dB 电桥可用于微波电调衰减器、平衡混频器、检波器及调制器等微波元件的设计和系统中,也可以作为功分器使用。
本文中电桥的设计指标:通带1.2～1.45G H z ,功分比为1:1,通带内三个端口的驻波比要求1.2以下,通带内直通口和耦合口隔离度要求25dB 以上,通带内直通口和耦合口插损要求在3.4dB 以下,通带内直通口和耦合口相位差要求90°±3°。
2设计原理2.1电路结构选择电桥、传输线变压器、W i l ki ns on 功率合成器都可以实现功率合成[1]。
电桥依据结构上的区别有分支线电桥、环形电桥等[2]。
尽管两分支电桥结构简单、加工方便,但由于单频点四分之一波长分支线的原因,两分支电桥带宽一般很窄,很难满足频带指标。
环形电桥虽然比两分支电桥有较优的频带特性但其缺点是两个平分臂不靠在一起,而被隔离臂所分开,具体应用中,两个臂都要接上微波固体器件,往往需要把两臂连接一起来得到平衡输出,或者加一个公用偏压源。
此时用环形电桥,结构上就比较困难。
衰减器原理
衰减器原理衰减器是一种被用于控制信号强度的电子线路，它具有把信号改变成较低强度的能力，从而有效地减少电路内部或外部的噪声。
衰减器也可用于将信号的成比例地降低，或者把信号减小到可以被处理器或其他类型的电路正常处理的程度。
衰减器还可以被用于把高频信号降低到可以传输的程度，或者把多个低频信号降低到可以被检测的程度。
衰减器的实现可以使用各种技术，例如电容、变压器、晶体管等技术，也可以使用数字处理技术实现衰减器功能。
衰减器可以根据信号的类型和性质，采用不同的技术实现。
在现实应用中，衰减器可以采用抵消、滤波、同步干扰抑制或时域信号处理等技术实现衰减的目的。
例如，在抵消衰减技术中，可以使用反向链接来抵消特定信号的强度；在滤波衰减技术中，可以使用滤波器来抵消特定频率的信号强度；在同步干扰抑制技术中，可以利用特定信号的相位来减小信号的强度；而在时域信号处理技术中，可以使用数字信号处理技术来实现衰减。
衰减器具有优异的效果，可以有效地减少信号损失，节省能源和金钱，提高信号处理质量。
但在实际应用中，由于衰减器有一定的抗干扰能力，它也可以带来信号失真和非线性误差。
因此，在实施衰减器时，需要综合考虑信号的性质和衰减的程度，以确保衰减器的正确应用。
除了典型的衰减器外，还有另外一种特殊的衰减器波束形成器衰减器。
该衰减器主要由电磁回路的限制和滤波技术来实现衰减，可以对某一特定频带的信号进行衰减，从而有效地消除与其它信号有干扰的信号。
总之，衰减器是一种重要的电子电路，它可以有效地抑制电路内部或外部的噪声，从而提高信号处理质量。
它也可以把信号减小到可以被处理器或其他类型的电路正常处理的程度。
因此，衰减器可以广泛地应用于电子电路的设计中，并且在实际应用中可以提供出色的衰减效果。
基于ADS宽频低噪声放大器的设计 毕业设计(论文)
基于ADS宽频低噪声放大器的设计摘要选用噪声较小、增益较高且工作电流较低的放大管ATF55143，利用两种负反馈和宽带匹配技术，结合ADS软件的辅助设计，研制出宽带低噪声放大器。
该放大器成本较低，体积较小，可应用于各种微波通讯领域。
介绍了射频宽带放大器的设计原理及流程。
设计实现的射频宽带低噪声放大器，采用分立器件和微带线匹配，选用Agilent公司生产的低噪声增强赝配高电子迁移率晶体管ATF55143，用ADS软件进行设计、仿真和优化。
由于设计频带覆盖了多个通信常用频点。
因此决定此低噪声放大器的应用会十分广泛。
最后利用Protel99软件对电路进行了版图设计，并在FR4基板上实现了该设计，给出了设计结果。
为了降低接收前端的噪声，设计并制作一种超宽带低噪声放大器。
基于负反馈技术和宽带匹配技术，利用Avago ATF-54143 PHEMT 晶体管设计了放大器电路。
运用ADS2009 对重要指标进行仿真及优化。
实测结果表明，在0.1~2.0 GHz 范围内，其增益大于36 dB，平坦度小于±3 dB，噪声系数小于1.2 dB，工作电流小于60 mA，驻波比小于1.8。
该放大器性能良好，满足工程应用要求，可用于通信系统的接收机前端。
关键宇：低噪声放大器；噪声系数；匹配；电子技术；超宽带；微波通讯；超宽带；负反馈。
Design of wideband low noise amplifier based on ADS software simulationAbstractA new ultra-broad band low noise amplifier (LNA) was developed to use ATF55143 amplifier tube which has low noise、high gain and low operating current, based on two negative feedbacks and wideband impedance matching technologies and ADS software subsidiary design. This LNA can be widely used in microwave communication areas.Design philosophy of the RF wide-band low noise amplifier is presented．The fabricated low noise amplifier is cascaded with both of detached devices and micro-strip matching network．This design uses the chip of Agilent PHEMTATF-551M4andis simulated with Agilent ADS software． This LNA is fabricated on the FR4 with PCB drawn by Protel99se．The final test data is also provided．To reduce the noise of receiving front-ends，the design and fabrication of an ultra-wide band Low Noise Amplifier(LNA)，were presented based on negative feedback and wide band matching technologies. The amplifier tube ATF-54143 made by Avago was chosen for this design，whose key indexes were simulated and optimized by using ADS2009. The test results indicate that the LNA shows the gain above 36 dB, flatness below ±3 dB, operating current below 60 mA and noise figure less than 1.2 dB, with low cost and small volume. The good performance of this amplifier satisfies the requirement of engineering application，and it can be applied to the receiver front-end of communication systems.Keywords：low noise amplifier；noise figure；match；electron technology; ultra-broad band; microwave communication；ultra-wide band； negative feedback.目录摘要第一章前言 (1)1.1低噪声放大器的简介 (1)1.2低噪声放大器的发展现状 (1)1.3本课题的研究方法及主要工作 (2)1.4ADS软件的介绍 (2)1.5小结 (3)第二章晶体管ATF55143小信号模型的提取 (4)2.1 小信号模型的意义和作用 (4)2.2 ATF55143的静态工作点 (4)2.2.2 直流分析DC Tracing (5)2.3 偏置电路的设计 (9)2.4 小信号模型的提取 (11)2.4.1小信号模型的提取的案 (12)2.4.2小信号模型提取的步骤 (15)3 低噪声放大器的设计 (23)3.1 低噪声放大器电路设计与仿真 (23)3.1.1 设计目标以及器件和偏置条件选定 (23)3.1.2 基于ADS宽频低噪声放大器的设计方案 (23)3.1.3 稳定性分析 (24)3.2 偏置电路以及负反馈电路的设计 (25)3.2.1 偏置电路 (25)3.2.1 负反馈电路 (26)3.3 阻抗匹配 (29)3.3.1 微带线匹配 (29)3.3.2 分立LC阻抗匹配网络 (32)3.4 整体电路的仿真与分析 (36)3.5 PCB的设计与其电路的仿真 (38)3.6小结 (38)参考文献 (41)1 前言1.1 低噪声放大器简介低噪声微波放大器（LNA）已广泛应用于微波通信、GPS 接收机、遥感遥控、雷达、电子对抗、射电天文、大地测绘、电视及各种高精度的微波测量系统中，是必不可少的重要电路。
使用ADS进行雷达TR组件设计
Copyright © 2010 Agilent Technologies
© Agilent Technologies, Inc. 2010
TR组件中的主要元件
电荷存储电容
因为T/R单元必须尽快地进行开关，而电源往往相距的比较远(电长度)，电荷存储电容可以在 脉冲期间保持放大器的偏置电压：
一般来说，功放在脉冲期间可以接受的电压跌落可以到5%, 功率也大概下降5% 问题: 对于10W的功放，供电电压为8V，电流峰值5A，工作在10us的脉冲状态下，电荷存储电
6位数字移相器 (MMIC芯片特性)
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使用MMIC数字衰减器的TR组件系统
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使用MMIC数字衰减器的TR组件系统 的仿真结果
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TR组件中的主要元件
衰减器
衰减器用来帮助改善相控阵主瓣宽度，降低旁瓣大小。一般在接收模式下使 用这种方式，而在发射模式下，往往希望辐射更多的能量。衰减器的第二个 作用是调整各个单元的幅度一致性。 在现代TR组件系统中通常会使用数字衰减器
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使用MMIC数字衰减器和移相器的TR组件系统
一种PIN 管电调衰减器的设计
32Internet Technology互联网+技术一、概述由于现代通讯设备对系统的动态变化幅度的需求日益增大，仅靠 AGC 电路已经无法实现对系统的动态范围进行有效的控制。
当前衰减器的发展已经形成了许多不同的方法，利用PIN 管制作的电调衰减器就是其中一种比较典型的结构形式。
PIN 管电调衰减器的电路结构形式又分很多种，其中多管阵吸收式电调衰减器的，由于其具有低的插入损失、低的输入、大的动态衰减变化、结构简单、体积小、质量好、调节速度高等特点，是目前广泛使用的一种新型的机械。
本文重点介绍了一种多管阵吸收式电调衰减器的设计。
二、结构及工作原理（一）结构一种多管阵吸收式电调衰减器的结构中，主要是利用PIN 管的正偏电阻随直流偏置变化而变化的原理，PIN 管或串联或并联在主传输线上，通过调节直流偏置来改变PIN 管的电阻，从而实现衰减量的连续变化的电路。
从电路的实现形式上，大致可分为串联式、并联式和串并联混合式。
按性能又可分为反射式和吸收式两种。
本设计中采用的结构为所用PIN 管都是并联连接在主传输线上，并尽量保证PIN 管与PIN 管之间的传输线为近似四分之一波长；直流偏置则通过一段高阻线加载到各个PIN 管上，通过直流偏置给各个PIN 管提供电流。
想要构成等元件阵结构形式的电路，该电路中各个PIN 管就选取同封装型号的；想要构成渐变元件阵结构形式的电路，就选取从微波输入端开始各个二极管的电阻逐级变小的PIN 管。
（二）工作原理1.单节并联电调衰减器的衰减特性多管阵吸收式电调衰减器可以看成是由多个单节电调衰减器构成的。
单节电调衰减器的电路形式有串联和并联两种。
一种PIN 管电调衰减器的设计摘要：本文介绍了一种多管阵吸收式PIN 管电调衰减器，其具备具有较低的插补损失、较低的入、输出的驻波比、较宽的衰减幅度、结构和尺寸、重量轻，调制速度极快等优点。
这款PIN 管电调衰减器设计的工作频率为12~18GHz，驻波比小于2.0，插入损耗小于4dB，衰减量大于60dB。
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利用ADS设计电调衰减器
马景民1 罗正祥2 羊恺3 曾成4 罗建5
（电子科技大学光电信息学院，成都 610054）1、2、4、5（电子科技大学空天科学技术研究院，成都 610054）3
摘要：本文利用ADS仿真软件高效快速的设计了S波段窄带电调衰减器，此衰减器主要分为3dB分支电桥和PIN二极管两部分，射频信号为2.3~2.4GHz，直流调谐电流范围为0.02~6.32mA，传输衰减范围为0.9 ~19.8dB，带内反射均优于16dB，基本达到了设计目标。
关键词：S波段；电调衰减器；3dB分支电桥；PIN二极管
1 引言
现代通信对整机动态范围要求越来越大，单用AGC电路来控制其动态范围已不能满足动态要求，因此衰减器得到广泛应用。
目前衰减器已发展有多种结构，除了电阻衰减网络以外，近年来又发展了PIN二极管构成的电调衰减器，GaAs MESFET T型衰减器，在此基础上发展了多位数控衰减器[1]。
有时为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定量的衰减。
衰减量固定不变的称为固定衰减器；衰减量可在一定范围内调节的称为可变衰减器。
衰减器是一种双端口网络，双端口网络的衰减主要由以下两种原因引起：一种是由于网络内部有损耗，吸收了所通过的电磁波的一部分功率而造成衰减，这种衰减器称为“吸收衰减”；另一种是由于电磁波在网络输入端的反射而引起的衰减，这种衰减称为“反射衰减”。
应用这两种衰减原理制成的衰减器有吸收式衰减器和反射式衰减器[2]。
电调衰减器是一种控制射频信号输出功率的部件，它是自适应干扰抵消系统中的关键部件。
目前电调衰减器有两种结构：一种是机电式，它是通过伺服电机控制两个耦合线圈的耦合系数，从而达到幅度控制。
这种衰减器结构复杂，惰性大．跟踪性能差；另一种是全电子式，它利用PIN二极管的电导调制特性来达到幅度控制。
这种衰减器结构简单、响应时问短、跟踪特性好[3]。
本文针对中国自主开发的TD-SCDMA标准，设计实现了一款预失真系统中必不可少的关键部分：2.3~2.4GHz电调衰减器。
电调衰减器的主要指标有：工作频带、输入输出反射、起始衰减量、衰减量和衰减量的变化规律等。
2 工作原理
PIN二极管由两层高掺杂半导体材料夹了一层高阻本征半导体I层组成，其等效阻抗随着不同的偏压条件而变化[4]。
当微波信号和直流偏置同时作用到PIN管时，二极管的工作状态还主要取决于其直流偏置状态。
如PIN二极管处于正向偏压时，由于正向电流己使i层中存储电荷，所以不管微波信号的正负极性如何，都可以维持导通状态。
而反向偏置时，微波信号频率足够高，其正半周信号来不及将载流子注入到i层，因此二极管处于截止态。
这样，PIN二极管所呈现的阻抗大小，只取决于直流偏置，而与微波信号无关。
因此，我们就可以用较小的直流功率来控制PIN二极管的工作状态，从而控制较大的微波功率[5]。
PIN管电调衰减器的电路结构形式有很多，如环行器的单管衰减器，3dB定向耦合器的双管衰减器，多管反射式或吸收式衰减器等[1]。
本文所设计的电调衰减器为3dB分支电桥电调衰减器，原理图如图1所示[5]
图1 3dB分支电桥电调衰减器原理图
由上图可知，分支电桥端口1作为输入，则端口2为隔离端，端口3、4为等幅IQ输出端；当分支电桥的端口1加入功率时，端口3、4为等幅正交信号，如果端口3、4存在反射信号，则在端口2叠加，而在端口1相互抵消。
利用此关系可构成输入输出端口具有良好匹配性能的电调衰减器。
图1中在端口3、4接PIN二极管，加正偏压时，PIN等效为电阻R f，再串联50Ω电阻R，用微带短路器进行微波接地。
则
在3、4端口的反射系数是
0f f 00f 00f Z 2R R Z Z R Z Z R +=++−+=Γ）（）（
两只PNI管(Vj1和Vj2)的反射波在2口叠加，因此由
1端口到2端口的衰减量是
)21lg(202R lg(
201l 100
f 2
f
f
R Z R Z g
+
=+=Γ
=α
当正偏流由小变大时，R f 随之减少，衰减量也由小到大。
此结构只要两只PIN二极管的性能一致，分支电桥设计合理，就可以获得良好的衰减特性。
3 电路设计
本文的设计目标为S波段窄带电调衰减器，其工作频率范围为2.3~2.4GHz。
利用仿真软件ADS设计得到了系统整体的电路，此设计主要有分支电桥和PIN二极管构成。
由于各个组成部分的指标均会影响电路的整体性能，因此，本文利用ADS仿真软件进行了整体电路的仿真设计，大大减小了各部分不连续性对整体电路的影响。
本设计所用介质基片的相对介电常数为9.6，厚度为0.8mm。
3.1 3dB 分支电桥的设计
根据设计要求，本文采用了3dB分支电桥作为正交耦合电桥，其特点是具有良好的幅度和相位平衡性。
利用ADS软件中Passive Couplers的综合功能（模型见Passive Circuit DG –
Couplers/BLCplr，如图2（1）），可直接得到3dB 分支电桥。
综合分支电桥的电路结构图见图2（2）、
仿真结果见图2（3）。
（1）3dB
分支电桥综合模型
（2）3dB
分支电桥电路结构
（3）3dB 分支电桥综合结果 图2 3dB 分支电桥的综合
为了便于电调衰减器的整体设计，须将端口略作调整，然后对各个线段的长度与宽度进行细微的调整和优化优化，最终的电路结构和仿真结果如图
3所示。
（1）电路结构
（2）仿真结果
图3 最终电路结构与仿真结果
由图可知，此3dB分支电桥在2.35GHz处的传输损耗小于3.5dB，输出幅度相差0.6dB，输出相位相差89.994°，且表现出良好的反射系数和输出端口的隔离度。
3.2 PIN二极管偏置电压的确定
本文选用的PIN二极管是Agilent公司的HSMS-3810，此二极管是专门为低失真衰减器而设计的，其特性参数见表1、等效电路及直流偏置状态见图4
表1 HSMS-3810
的特性参数
图4 HSMS-3810等效电路及直流偏置状态
根据等效电路模型，在ADS中对其建模及仿真结果见图5所示，其中横坐标为电流（单位：A）、纵坐标为电阻（单位：Ω）
图5 HSMS-3810在ADS中的建模与仿真结果 由上图可知，ADS中对HSMS-3810建立模型的偏置状态与资料所给参数基本吻合，在0.01~100mA 的偏置电流范围内，等效电阻范围为1800~10Ω，并且电阻值随着电流的增大而减小。
3.3 电调衰减器的实现
根据上文设计的3dB分支电桥，以及建立的HSMS-3810模型，得到电调衰减器的仿真结果如图6，其中（1）电路原理图、（2）直流仿真、（3）射频衰减、（4）带内反射。
整体结构设计时，要充分考虑直流通道中的射频隔离和射频通路中的直流隔离问题。
（1）电路原理图
（2）直流仿真结果
（3）射频衰减仿真
（4）带内反射仿真
图6 电调衰减器的仿真结果
图6（2）为直流偏置中电流（单管）与电压的关系，图6（3）、（4）为单管直流扫描电流为ii=0.01~10mA 时的，射频仿真结果。
由图6（3）、（4）可知，此分支电桥衰减器带内最小衰减为0.88±0.06dB，此时带内反射优于16.8dB，直流电流为0.01mA（单管）；带内最大衰减为19.84±0.70 dB，此时带内反射优于25dB，直流电流为3.16mA。
此电调衰减器在衰减量在0.9~19.8dB范围内，直流偏置电流（单管）的调谐范围为0.01~3.16mA，由图6（2）可知，对应的偏压调谐范围为26~212mV，并且其衰减量随着偏置电压（电流）的增大而增大。
4 结论
本文设计了一个工作于2.3~2.4GHz频率范围
内的3dB分支电桥电调衰减器。
该衰减器主要有3dB 分支电桥电和PIN二极管组成。
本文利用Agilent公司的ADS仿真软件先分别设计仿真了3dB分支电桥电和PIN二极管，然后对此设计做了整体性仿真。
仿真结果表明，在射频信号2.3~2.4GHz范围内，该电调衰减器在衰减量、衰减范围、传输平坦度、带内反射等方面均表现出了良好的性能，基本符合设计要求。
参考文献： 1 刘建更.电调衰减器及其应用.半导体情报.1995.8. 32,4:27-30
2 焦少梅.衰减器和移相器在微波传输技术中的应用.家电检修技术.2006.12:11-13
3
马广义.大功率电调衰减器的分析与设计.西安电子科技大学学报.1992.12.19,4:81-87 4 侯世谆.0.5～1OGHz 小型微波电调衰减器:89-91 5
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