差分低通滤波器设计

生成滤波器的原理图（续）
S参数仿真电路设置

双击S参数扫描控件 ， 并设置扫描的频率范围和 步长，频率范围根据滤波 器的指标确定。设置好后 单击OK。
优化参数的设置


在原理图中我们把电感L1、L2、L5、L6赋值 为150nH，L3、L4赋值为180nH。 双击电容器C1，击活调节/优化按钮。
生成滤波器的原理图


在原理图设计窗口中选择集总元件的工具 栏 窗口左侧的工具栏变为右图所示 在工具栏中分别选择电感 和电容 分别放置在绘图区中。 选择画线工具 将电路连接好， 连接好后的电路见下页图
生成滤波器的原理图（续）
生成滤波器的原理图（续）



为了仿真差分滤波器，我们需要把输入输出端口由 平衡模式转换为不平衡模式，在这里放入一个变比 为1：1的RF变压器 。 在元件模型列表窗口选择 Simulation-S_Param的 工具栏，在该项面板中选择 S-parameter模拟控制器， 端口Term和电压驻波控件 VSWR放置到绘图区中。 放入 ，选择画线工具 将 电路连接好后的电路见下页图。
3.注意如何规划仿真，才能尽快得到需要 的电路 按照先局部后整体的优化原则，切忌直 接全局优化，最好能够预先计算设置优 化元件的初值； 注意仿真数值的稳定性； 养成不明的白就看help的习惯；
ADS的使用—软件的启动

在开始菜单选择图标，运行后界面如下：
ADS软件的启动

启动ADS进入如下界面
等效电路
差分低通滤波器的设计（续）


设计指标：通带DC－40MHz，带内衰减小于 0.2dB，起伏小于0.1dB，80MHz以上衰减大于 50dB，端口输入的电压驻波比小于1.5。 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随频率变化曲线的形状上。S11参数是 输入、输出端口的电压驻波比。如果电压驻波 比过大，就会导致反射损耗增大。
选择仿真曲线参数及其单位
观察仿真曲线
观察仿真曲线（续）

观察S21和S11曲线是否满足指标 要求，如果已经达到指标要求， 该仿真过程也就结束，否则可以 通过改变优化目标、优化变量的 取值范围、优化方法以及优化次 数进行适当的调整。
ADS使用小结



以上介绍了使用ADS进行微带电路设计的一些 基本方法，在实际使用软件时还会遇到各种具 体的问题，多看Help是最好的解决方法。 在优化仿真过程中，要明确物理概念，避免无 意义的工作。 ADS软件的功能十分强大，应用很广，这里我 们只介绍了其中很少的一部分，如果对其他功 能感兴趣的话，可以看看它的Example Prpject， 这样会对它的应用有更全面的了解。
优化目标的设置（续）
优化目标的设置（续）

这里总共设置了三个优化目标，前二个 的优化参数都是S21，用来设定滤波器的 通带和阻带的频率范围及衰减情况(这里 要求通带衰减小于0.2 dB，阻带衰减大 于50 dB)，最后一个的优化参数是S11， 用来设定通带内的电压驻波比(这里要求 小于1.5)，具体数值见下页图。
ADS的初级应用介绍
ADS简介

ADS软件全称为 Advanced Design System，是由 美国Agilent公司推出的微波电路和通信系统仿真 软件，是当今业界最流行的微波射频电路、通信 系统、RFIC设计软件；也是国内高校、科研院所 和大型IT公司使用最多的软件之一。其功能非常 强大，仿真手段丰富多样，可实现包括时域和频 域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿 真分析，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，是非常优 秀的微波射频电路、系统信号链路的设计工具。
创建新的工程文件

创建新的工程文件并命名 在下面的下拉菜单中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所示
创建新的工程文件（续）

同时原理图设计窗口打开
差分低通滤波器的设计

下图是一个差分低通滤波器的等效电路，其由六个 电感和四个电容的对称结构组成。我们以这种结构 的滤波器为例，介绍一下设计的过程。
仿真的目的和意义

可以提前对模块、方案和系统的性 能进行论证，对目标实现的可行性 进行分析，从而避免人力和物力资 源的浪费，提高效率，节省资源。
ADS的主要应用

射频和微波电路的设计 ； 通信系统的设计 ； RFIC设计 ； DSP设计； 向量仿真 ；
仿真中要注意的几个问题
1.要有好的软件设计习惯 各种文件的命名； 电路的布局以及参数的设置和选择； 要有合理的设计顺序；
进行参数优化（续）

经过数次优化后， CurrentEf的值为0， 即为优化结束。也 可以看到当前C1、 C2、C3、C4的值以 及总的优化时间。
观察仿真曲线



优化完成后必须关掉优化控件，才能观察仿真 的曲线。方法是点击原理图工具栏中的 按 钮，然后点击优化控件OPTIM，则控件上打了 红叉表示已经被关掉。 要想使控件重新开启，只需点击工具栏中的 按钮，然后点击要开启的控件，则控件上的红 叉消失，功能也重新恢复了。 对于原理图上其他的部件，如果想使其关 闭或开启，也可以采取同样的方法。
优化目标的设置（续）
进行参数优化


设置完优化目标后最好先把原理图存储一下，然后就可 以进行参数优化了。 点击工具栏中的Simulate 按钮就开始进行优化仿真 了。在优化过程中会打开一个状态窗口显示优化的结果 (见下页图)，其中的CurrentEF表示与优化目标的偏差， 数值越小表示越接近优化目标，0表示达到了优化目标， 下面还列出了各优化变量的值，当优化结束时还会打开 图形显示窗口。 在一次优化完成后，要点击原理图窗口菜单中的 Simulate -> Update Optimization Values保存优化后的 变量值，否则优化后的值将不保存。
优化目标的设置（续）

选择优化目标控件Goal 击该控件设置其参数。

放置在原理图中，双

பைடு நூலகம்

Expr是优化目标名称，其中dB(S(2,1))表示以dB为单位 的S21参数的值。 SimlnstanceName是仿真控件名称，这里选择SP1 Min和Max是优化目标的最小与最大值。 Weight是指优化目标的权重。 RangeVar[1]是优化目标所依赖的变量，这里为频率 freq。 RangeMin[1]和RangeMax[1]是上述变量的变化范围。
谢谢大家！
关闭优化控件后的原理图
观察仿真曲线

点击工具栏中的Simulate 按钮进行仿真，仿 真结束后会出现图形显示窗口。
观察仿真曲线（续）


点击图形显示窗口左侧工具栏中的 按钮，放置一个方 框到图形窗口中，这时会弹出一个设置窗口(见下页图)， 在窗口左侧的列表里选择S(2,1)即S21参数，点击Add按钮 会弹出一个窗口设置单位(这里选择dB)，点击两次OK后， 图形窗口中显示出S21随频率变化的曲线。 用同样的方法加入S11的曲线。 为了准确读出曲线上的值，可以添加Marker，方法是点击 菜单中的Marker -> New，出现Instert Marker的窗口，接 着点击要添加Marker的曲线，曲线上出现一个倒三角标志， 点击拖动此标志，可以看到曲线上各点的数值。
仿真中要注意的几个问题（续）
2.物理概念要明确，不要在无意义的地方 花费时间 如按照加工精度，线条太细是不能实现 的，追求小数点后N位也是无意义的； 注意仿真中使用模型的适用范围，如： 小信号模型就不能用来看三阶交调等非 线性的曲线，微带仿真的时候，注意 L>W，软件的模型才是对的。
仿真中要注意的几个问题（续）
优化参数的设置（续）


选择优化选项，使优化状 态处于激活，输入优化的 最小、最大值。 采用同样的方法使C2、C3、 C4也处于优化激活状态。
优化目标的设置


在原理图设计窗口中选择优 化工具栏 选择优化设置控件 放置在 原理图中，双击该控件设置 优化方法及优化次数为200。


常用的优化方法有Random(随 机)、Gradient(梯度)等。 随机法通常用于大范围搜索， 梯度法则用于局部收敛