第12章ADS射频电路仿真设计简介
ADS射频电路课程设计——混频器设计与仿真
为了增加仿真 分析的方便性 ，ADS软件提 供了仿真模板 功能，让使用者可以 将经常重复使 用的仿真设定 （如仿真控制器 、电压电流源、变量参数设定等）制定成一个模 板，直接使用，避免了重复设 定所需的时间 和步骤。结果显示模板 也具有相同的 功能，使用者可以将 经常使用的绘 图或列表格式 制作成模板以 减少重复设定 所需的时间。除了使用者自 行建立外，ADS软件也 提供了标准的 仿真与结果显 示模板可供使 用。
2.1.4 电路包络分析 （Circui t Envelo pe）
电路包络分析 包含了时域与 频域的分析方 法，可以使用于包 含调频信号的 电路或通信系 统中。电路包络分析 借鉴了SPI CE与谐波平 衡两种仿真方 法的优点，将较低频的调 频信号用时域 SPICE仿 真方法来分析 ，而较高频的载 波信号则以频 域的谐波平衡 仿真方法进行 分析
卷积分析方法 为架构在SP ICE高频仿 真器上的高级 时域分析方法 ，藉由卷积分析 可以更加准确 的用时域的方 法分析于频率 相关的元件，如以S参数定 义的元件、传输线、微带线等。
2.1.2 线性分析
线性分析为频 域的电路仿真 分析方法，可以将线性或 非线性的射频 与微波电路性参数，如S、Z、Y和H参数、电路阻抗、噪声、反射系数、稳定系数、增益或损耗等 （若为非线性元 件则计算其工 作点之线性参 数），在进行整个电 路的分析、仿真。
目前ADS所 提供的设计指 南包括：WLAN设计 指南、Blueto oth设计指 南、CDMA20 00设计指南 、RF System 设计指南、Mixer设 计指南、Oscill ator设计 指南、Passiv e Circui ts设计指南 、Phased Locked Loop设计 指南、Amplif ier设计指 南、Filter 设计指南等。除了使用AD S软件自带的 设计指南外，使用者也可以 通过软件中的 Design Guide Develo per Studio 建立自己的设 计指南。
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］。
《2024年基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》范文
《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言射频功率放大器（RF Power Amplifier，简称RPA）是无线通信系统中的关键部件，广泛应用于手机、电视、卫星通信等无线通信领域。
因此，设计和仿真射频功率放大器是无线通信技术领域的重要研究内容。
本文将介绍基于ADS（Advanced Design System）的射频功率放大器设计与仿真过程，以期为相关研究提供参考。
二、设计目标与要求在设计射频功率放大器时，需要明确设计目标与要求。
首先，根据应用场景和系统需求，确定射频功率放大器的频段、输出功率、增益、效率等关键指标。
其次，考虑到射频功率放大器的工作环境，需要具备良好的稳定性和可靠性。
最后，在满足性能要求的前提下，还需考虑成本、体积等因素。
三、ADS软件介绍ADS是一款功能强大的电子设计自动化软件，广泛应用于射频、微波和毫米波电路的设计与仿真。
在射频功率放大器的设计与仿真过程中，ADS提供了丰富的电路元件模型、仿真算法和优化工具，可有效提高设计效率和仿真精度。
四、射频功率放大器设计与仿真1. 电路拓扑结构设计根据设计要求，选择合适的电路拓扑结构。
常见的射频功率放大器电路拓扑结构包括共源极、共栅极、推挽式等。
在ADS中，可以建立相应的电路模型，对不同拓扑结构进行仿真与比较，以确定最优的电路拓扑结构。
2. 元件参数选择与优化在确定了电路拓扑结构后，需要选择合适的元件参数。
这些参数包括晶体管、电容、电感、电阻等元件的数值。
在ADS中，可以通过仿真实验，对元件参数进行优化，以获得最佳的电路性能。
3. 仿真与分析利用ADS的仿真功能，对设计的射频功率放大器进行仿真与分析。
通过观察仿真结果，分析电路的性能指标，如增益、输出功率、效率、稳定性等。
根据仿真结果，对电路进行进一步的优化和调整。
五、实验结果与讨论在完成射频功率放大器的设计与仿真后，需要进行实验验证。
通过实际测试，对比仿真结果与实验结果，分析误差原因。
《2024年基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》范文
《基于ADS的射频功率放大器设计与仿真》篇一一、引言随着无线通信技术的不断发展，射频功率放大器（RF Power Amplifier, RFPA）作为无线通信系统中的关键部件，其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
因此，设计一款高性能的射频功率放大器具有重要意义。
本文将介绍基于先进设计系统（Advanced Design System, ADS）的射频功率放大器设计与仿真的全过程。
二、射频功率放大器基本原理射频功率放大器是一种将低频信号调制为高频信号并进行放大的电子设备。
其基本原理是通过外部电源供电，使输入信号在器件内部产生谐振并实现放大。
射频功率放大器的性能指标主要包括增益、输出功率、效率、线性度等。
三、ADS软件介绍ADS是一款功能强大的电子设计自动化软件，广泛应用于射频、微波电路的设计与仿真。
ADS提供了丰富的电路元件库、精确的仿真算法以及友好的操作界面，使得设计师能够快速、准确地完成电路设计与仿真。
四、射频功率放大器设计1. 确定设计指标：根据系统需求，确定射频功率放大器的增益、输出功率、效率、线性度等指标。
2. 选择器件：根据设计指标，选择合适的晶体管、电容、电感等器件。
3. 电路拓扑设计：根据器件特性，设计合理的电路拓扑结构，包括输入匹配网络、输出匹配网络、偏置电路等。
4. 仿真分析：利用ADS软件进行电路仿真，分析电路性能，包括增益、输出功率、效率、线性度等。
五、仿真结果与分析1. 增益仿真：通过仿真得到射频功率放大器的增益曲线，分析其频率特性及在不同频率下的增益变化情况。
2. 输出功率仿真：通过仿真得到射频功率放大器的输出功率曲线，分析其输出功率与效率的关系。
3. 效率仿真：通过仿真得到射频功率放大器的效率曲线，分析其在不同输出功率下的效率变化情况。
4. 线性度仿真：通过仿真分析射频功率放大器的线性度，包括谐波失真、交调失真等。
六、优化与改进根据仿真结果，对电路进行优化与改进，包括调整器件参数、改进电路拓扑结构等，以提高射频功率放大器的性能。
ADS教程第12章
附录C ：电路包络仿真器对调制的瞬态高频信号，电路包络仿真提供给设计者一个有效的方法去分析放大器、混频器、振荡器和反馈环。
这个仿真器能对当前通信电路和子系统中复杂的调制信号进行有效的和精确的分析。
这种仿真技术结合了时域和频域方法的优点，克服了谐波平衡法仿真和SPICE 仿真器的限制。
电路包络仿真过程电路包络仿真将谐波平衡法的元素和时域仿真技术结合在一起。
类似谐波平衡法，电路包络仿真描述了电路的非线性行为和信号包含的谐波成分。
然而，电路包络仿真在时域中得到扩展，它不被局限在仅描述稳态行为。
电路包络仿真有效地描述了谐波平衡结果的时间变化级数。
0()(())k Nj t k k v t real V t e ω==∑在电路包络仿真中，输入波形被描绘成带有调制包络的RF 载波，调制包络用时域状态表示。
输入波形由载波项和时间变化项组成，时间变化项描述了对载波的调制。
幅度、相位和频率调制，或这些调制的联合运用，不再要求信号被描绘成正弦曲线的总和或是稳态。
这使得在实际中描绘数字调制（伪随机）输入波形成为可能。
步长大小和停止时间在电路包络仿真中，步长大小（时间步）和仿真的总时程（stop time ）影响仿真的时间和需要的空间。
这两个参数都关系到仿真中点的个数。
时间步也能影响精度 ，如果时间步太大则不能对波形精确取样。
在一些电路包络仿真中，全部的时间间隔必须的包括一个或几个完整的波周期以避免傅立叶分析中的数学误差。
电路包络法同SPICE 法相比的一个优点是时间步长由调制带宽决定。
在电路包络仿真中，带宽相对较窄，一般只有几兆赫兹，因此可以采用相对较大的时间步长而不会增加取样误差。
在SPICE 中，时间步长依赖于RF 载波频率或它的谐波频率，有些频率非常高。
因此，为了达到相对应的精度，必须采用更多的时间步，这就大大增加了计算时间和存储容量的要求。
仿真器理论在电路包络仿真中，输入信号按照时域中载波的调制被定义中。
时间步和仿真中总的时间间隔也被定义。
ADS射频电路设计基础与典型应用
实验报告课程名称：ADS射频电路设计基础与典型应用实验项目名称：交直流仿真分析学院：工学院专业班级：11级信息姓名：学号：1195111016指导教师：唐加能2014年12月23 日预 习 报 告一、 实验目的通过本节实验课程进一步熟悉使用ADS 软件，并学会使用ADS 软件进行交直流分析。
二、 实验仪器电脑，ADS 仿真软件三、 实验原理（一）ADS 软件的直流，交流仿真功能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分析、S 参数仿真或谐波平衡仿真等其他仿真前，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。
直流仿真元件面板主要包括直流仿真控制器、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，这些面板上的原件经过设置以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，并找到非线性原件的直流工作点，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。
（二）交直流仿真面版与控制原件1.直流仿真图1中元件面板列出了直流仿真的所有仿真控件。
直流仿真控制器（DC ）：直流仿真控制器（DC ）是控制直流仿真的最重要控件，使用直流仿真控制器可以设置仿真的扫描参数和参数的扫描范围等相关参数。
直流仿真设置控制器（OPTIONS ）：直流仿真设置控制器主要用来设置直流仿真的外部环境和计算方式，例如，环境温度、设备温度、仿真的收敛性、仿真的状态提示和输出文件的特性等相关内容。
参数扫描计划控制器（SWEEP PLAN ）：参数扫描计划控制器主要用来控制仿真中的参数扫面计划，用户可以通过这个控制器添加一个或多个扫描变量，并制定相应的扫描计划。
ADS_电路包络仿真资料
电路包络仿真概述这节主要讲述了电路包络(Circuit Envelop)仿真的基础。
针对输入信号是脉冲或诸如GSM、CDMA调制信号，对输出信号作时域和频域仿真。
任务●运用一个特性放大器，设置电路包络与仿真●试验仿真参数●测试失真●使用解调元件和方程●仿真具有GSM信号的1900MHz放大器●作出载波和基带信号数据图形●在频域和时域对数据组进行操作目录1.创建一个PtRF源和特性放大器(behavioral Amp) (133)2.设置包络仿真控制器 (133)3.仿真并作出时域响应图 (134)4.在特性放大器中加入失真 (135)5.设置一个解调器和一个G S M 源 (137)6.设置带变量的包络仿真 (138)7.仿真并对解调结果作图 (138)8.用一个滤波器对相位失真进行仿真 (139)9.仿真并作出输入和输出调制曲线 (140)10.对具有GSM的amp_1900源进行仿真 (140)11.作出GSM信号数据和频谱图 (141)12.选作—信道功率计算 (145)步骤1．创建一个PtRF源和特性放大器（behavioral Amp）。
a．在amp_1900任务中，新建一原理图并以ckt_env_basic命名．用下面的步骤建立一个电路图，如一下图所示。
b．从system-Amp＆Mixers面板中，调出一个特性放大器（Amplifier）。
如下图设置S参数：S21=l0dB，其相位为0度（dB和相位用逗号分开）。
S11和S22是-50dB（回波损失或失配衰减）和0度相位。
最后，S12也被设置为0，表明没有反向泄漏（reverse leakage)。
确保对S21，S 11和S22使用dbpolar函数，如下图所示。
备注：dbpolar函数是一个把幅度以dB和极化角为度表示的复数转换成用实部和虚部表示复数的函数。
c．插入一个PtRF-Pulse己调制源，并设置功率为P=dbmtow(0）和Freq=900MHz，同时，编辑下列设置并确保每一个设置的display框都打了勾：OffRatio（超比率）=0, Delay（时延）=0ns，Rise time（上升时间）=5ns, Fall time（下降时间）=10 ns，Pulse Width（脉冲宽度）=30 ns和Period（周期）=100 ns。
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基础仿真分析与电路控制描述
ADS基础仿真分析与电路控制描述简介本文档旨在介绍ADS（Advanced Design System）基础仿真分析与电路控制描述的相关内容。
ADS是一款电子设计自动化软件，被广泛应用于电路设计和仿真分析领域。
仿真分析ADS提供了丰富的仿真分析工具，可以帮助工程师对电路进行各种性能分析，并评估不同设计方案的优劣。
以下是几个常用的仿真分析功能：1. 直流分析直流分析可以用于计算电路中各个节点的电压和电流。
通过直流分析，工程师可以快速了解电路的静态工作状态。
2. 交流分析交流分析可以计算电路中各个节点的交流信号响应，如幅频特性、相频特性等。
工程师可以通过交流分析来评估电路对不同频率信号的响应情况。
3. 时域分析时域分析可以模拟电路对时域信号的响应，如脉冲信号、正弦信号等。
通过时域分析，工程师可以观察电路的动态响应过程。
4. 参数扫描分析参数扫描分析可以在给定的参数范围内，对电路进行多次仿真，以便评估不同参数取值对电路性能的影响。
5. 优化分析优化分析可以自动调整电路参数，以满足特定的性能要求。
工程师可以通过优化分析来寻找电路设计的最佳解。
电路控制描述电路控制描述是指通过编程的方式对电路进行控制和自动化操作。
ADS提供了多种编程接口和语言，如MATLAB、Python等，可以实现电路控制描述的功能。
1. MATLAB接口ADS与MATLAB的接口可以实现双向数据传输和控制操作。
工程师可以使用MATLAB编写脚本，与ADS进行交互，实现更复杂的电路控制和数据处理。
2. Python接口ADS还提供了Python的编程接口，可以使用Python语言直接调用ADS的功能进行电路控制和仿真分析。
3. 编程语言接口除了MATLAB和Python，ADS还支持其他多种编程语言的接口，如C++、C#等。
工程师可以根据自己的需求选择合适的编程语言进行电路控制描述。
结束语本文档介绍了ADS基础仿真分析与电路控制描述的相关内容。
收发系统射频前端的ADS设计与仿真
4 GHz收发系统射频前端的ADS设计与仿真0 引言近年来，随着无线通信业务的迅速发展，通信频段已经越来越拥挤。
1985年美国联邦通信委员会(FCC)授权普通用户可以使用902 MHz，2．4 GHz和5．8 GHz三个“工业、科技、医学”(ISM)频段。
ISM频段为无线通信设备提供了无需申请在低发射功率下就能直接使用的产品频段，极大地推动了无线通信产业的发展。
虽然目前无线数字通信技术已经相当成熟，但射频设计仍然是移动通信设计的瓶颈。
射频电路的设计主要围绕着低成本、低功耗、高集成度、高工作频率和轻重量等要求而进行。
ISM频段的射频电路的研究对未来无线通信的发展具有重大的意义。
国内外许多文献都对此作了研究，文献[2]中介绍了在无线高速数据通信环境下，2．4 GHz发射机的设计。
文献[3]介绍了一种低功耗的CMOS集成发射机的设计。
ADS(Advanced Design System)软件是Agilent公司在HPEESOF系列EDA软件基础上发展完善的大型综合设计软件。
它功能强大能够提供各种射频微波电路的仿真和优化设计广泛应用于通信航天等领域。
本文主要介绍了如何使用ADS设计收发系统的射频前端，并在ADS的模拟和数字设计环境下进行一些仿真。
1. 发射端的建模与仿真由于设计是建立在实验室中已有的中频调制和解调的硬件基础上的，因此发射端和接收端不考虑信号的调制和解调过程。
实验室中的中频调制模块可以输出大概8～10 dBm的40 MHz已调中频信号，经过分析选择，该发射端的各个模块均参考MAXlM公司的集成模块的参数而设计。
本地振荡器采用的是MAX2700。
MAX2700是压控振荡器，通过设计合适的外围电路可以使它输出2．4 GHz的信号。
混频器采用的是MAX2660，MAX2660是有源混频器，可以提供一定的增益。
功率放大器采用的是MAX2240，MAX2240的最大输出功率是15．3 dBm。
发射端所用到的滤波器可以使用ADS软件中的滤波器设计工具进行设计。
ADS射频天线部分仿真及优化
为天线模型设定合适的介质材料属性，如相对介电常数和损耗角 正切等。
设定边界条件
设置辐射边界条件
为了模拟天线辐射，需要设定合适的辐射边界条件，如PML（完美 匹配层）边界。
设定馈电条件
根据天线的馈电方式，设定合适的馈电条件，如微带线馈电或同轴 线馈电。
设置仿真频率范围
根据设计需求，设定合适的频率范围进行仿真分析。
ADS软件简介
软件概述
Advanced Design System (ADS)是一款由Agilent公司开发的电子设计自动化软件， 主要用于射频和微波系统的设计和仿真。
主要功能
ADS提供了全面的电磁仿真、电路仿真以及系统级仿真等功能，广泛应用于通信、雷达、 导航等领域。
在射频天线设计中的应用
在射频天线设计中，ADS软件可以帮助设计师快速建立模型、进行精确仿真，并根据仿 真结果进行优化，从而提高天线的性能参数。
改进设计结构
总结词
改进天线设计结构是提高性能的有效途径。
详细描述
通过对天线结构进行改进和创新，可以进一步优化天线的电气性能。例如，采用分形结构、多层结构 、多频带结构等设计，可以增强天线的带宽、多频带或多波束能力。此外，还可以通过优化馈电网络 、匹配电路等辅助结构，提高天线的整体性能。
06
结论与展望
ADS射频天线部分仿真及 优化
• 引言 • 射频天线基本理论 • ADS射频天线仿真 • 仿真结果分析 • 优化实施 • 结论与展望
01
引言
目的和背景
目的
通过使用Advanced Design System (ADS)软件，对射频天线部分进行仿 真和优化，以提高其性能参数。
背景
随着无线通信技术的快速发展，射频 天线在通信系统中的地位日益重要。 为了满足各种复杂的应用需求，对射 频天线进行精确的仿真和优化至关重 要。
基于ADS的射频功率放大器设计与仿真
基于ADS的射频功率放大器设计与仿真近年来，射频功率放大器在通信领域中起着至关重要的作用。
射频功率放大器被广泛应用于无线通信系统中，其主要功能是将输入的微弱射频信号放大至足够大的功率以便进行传输。
因此，射频功率放大器的设计和仿真成为了研究者和工程师们的热点。
本文将介绍的方法和步骤。
首先，我们需要了解射频功率放大器的基本工作原理。
射频功率放大器主要由晶体管、电感、电容等元件组成。
它的核心部分是晶体管，其工作在高频射频信号下将电能转化为功率。
因此，在设计射频功率放大器时，选择合适的晶体管是非常重要的。
在ADS软件中，我们首先需要建立射频功率放大器的电路模型。
在设计射频功率放大器的电路模型时，需要考虑到输入输出的阻抗匹配问题，以及功率放大器的增益和功率输出等参数。
通过建立电路模型，我们可以方便地进行后续的仿真和优化。
接下来，需要对射频功率放大器进行仿真。
仿真的目的是验证设计的电路模型，并对其性能进行评估。
在进行仿真时，可以通过改变晶体管的工作偏置和输入功率等参数，来观察射频功率放大器的性能指标的变化。
同时，还可以通过仿真结果来优化射频功率放大器的设计。
在仿真过程中，我们可以通过ADS软件中的工具和指标来评估射频功率放大器的性能。
例如，可以通过观察S参数曲线来评估射频功率放大器在不同频率下的增益和阻抗匹配情况。
同时，还可以通过观察输出功率和功率增益等指标来评估射频功率放大器的性能。
在完成射频功率放大器的仿真后，还可以利用优化算法对电路模型进行优化。
通过优化算法，可以根据设计要求和目标来调整模型的参数，以获得更好的射频功率放大器性能。
例如，可以通过优化算法来提高射频功率放大器的增益、带宽或者稳定性。
总结起来，是一个重要的研究方向。
通过合理选择晶体管和建立准确的电路模型，可以设计出满足通信系统需求的射频功率放大器。
通过仿真和优化，可以验证射频功率放大器的性能，并对设计进行改进。
相信在未来的研究和发展中，会进一步完善并得到广泛应用综上所述，是一项重要的研究工作。
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。
电路设计中射频线路的仿真工具和优化技术
电路设计中射频线路的仿真工具和优化技术射频（Radio Frequency, RF）线路在现代通信系统中起着至关重要的作用。
电路设计人员在设计射频线路时需要考虑信号的传输、反射、损耗、噪声等各种因素，这对于保证通信质量和性能至关重要。
为了提高射频线路的设计效率和准确性，仿真工具和优化技术成为电路设计中的关键环节。
一、射频线路的仿真工具射频线路的仿真是指使用计算机软件模拟射频电路的工作状态，通过仿真结果来评估电路的性能和特性。
在射频线路仿真中，主要使用的工具有ADS（Advanced Design System）、CST Studio Suite和Ansys等。
1. ADS（Advanced Design System）ADS是一种由美国Keysight Technologies公司开发的射频/微波电路设计和仿真软件。
它具有强大的仿真和优化功能，在射频线路设计中被广泛使用。
ADS支持各种射频电路元件和传输线的建模，包括微带线、同轴电缆、滤波器、放大器等。
它可以对射频线路进行直流和交流的仿真，评估S参数、噪声、功率等指标，并优化电路设计。
2. CST Studio SuiteCST Studio Suite是德国CST公司开发的一款射频和电磁场仿真软件。
它能够对射频线路中的电磁场、电流分布等进行全面仿真。
CST Studio Suite具有强大的求解能力和细粒度的网格划分，可以准确地模拟射频电路中复杂的物理现象。
它支持微带线、天线、滤波器等射频元件的建模和仿真，并提供了多种优化算法，用于优化射频线路的性能。
3. AnsysAnsys是美国Ansys公司开发的一款通用仿真软件。
它不仅可以进行射频电路的仿真，还可以进行结构力学分析、流体动力学分析等。
Ansys具有强大的仿真和优化功能，可以对射频线路进行全方位的建模和分析。
它支持微带线、天线、滤波器等射频元件的建模，并提供了多种优化算法和工具，用于提高射频线路的性能。
射频电路理论与设计(第2版) 第1章 引言
1.2.1 频率与波长
众所周知，在自由空间工作频率与工 作波长的乘积等于光的速度，也即 fλ= c = 3×108m/s （1.1）
式中，f为工作频率；λ为工作波长；c 为光的速度。式（1.1）的结论是：频率越 高波长越短。射频频段有很高的频率，所 以射频的工作波长很短。
在电路设计中，当频率较高、电路电路。
本书有配套的ADS射频电路仿真教材， 由为人民邮电出版社出版。 1.《ADS射频电路设计基础与典型应用》 2.《ADS射频电路仿真与实例详解》
1.4 本书安排
本书共分3大部分。 第1部分为射频电路基础知识和基本 理论。内容包括第1章引言和第2～4章，主 要介绍射频电路的基本概念、基本参数、 图解工具和基本研究方法。
对于电磁频谱，按照频率从低到高 （波长从长到短）的次序，可以划分为不 同的频段，电子通信的发展历程，实际上 就是所使用的载波频率由低到高的发展过 程。电通信的容量几乎与所使用的频率成 正比，对通信容量的要求越高，使用的频 率就越高。
一般认为，当频率高于30MHz时电路 的设计就需考虑射频电路理论；而射频电 路理论应用的典型频段为几百MHz至 4GHz，在这个频率范围内，电路需要考虑 分布参数的影响，低频的基尔霍夫电路理 论不再适用。
射频电路理论与设计 （第2版）
第1 章 引言
在射频频段，电路出现了许多独特的 性质，这些性质在常用的低频电路中从未 遇到，因此需要建立新的射频电路理论体 系。射频电路理论是电磁场理论与传统电 子学的融合，它将电磁场的波动理论引入 电子学，形成了射频电路的理论体系和设 计方法。
1.1
射频概念
射频电路的特点
第2部分为射频电路设计。内容包括 第5 ～ 11章的谐振电路设计、匹配电路设 计、滤波器设计、放大器设计、振荡器设 计、混频器设计和检波器设计。
射频接收系统的设计_物联网：ADS射频电路仿真与实例详解_[共6页]
![射频接收系统的设计_物联网：ADS射频电路仿真与实例详解_[共6页]](https://img.taocdn.com/s3/m/b8010e0c6f1aff00bed51eef.png)
║526 物联网：ADS射频电路仿真与实例详解521.1.2 射频接收系统射频接收系统由天线、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、本振信号源、中频滤波器和中频放大器构成，常用的射频接收机有两种类型，一种为超外差式接收机，另一种为零中频接收机，这两种接收机特性如下。
1．超外差式接收机若天线接收的射频信号频率与本振信号源产生的本振信号频率不同，接收机称为超外差式接收机，常用的超外差式接收机中频在几十至几百MHz之间。
超外差式接收机与零中频接收机相比，优点在于噪声比较低。
超外差式接收机与零中频接收机的构成主要在于中频滤波器不同，超外差式接收机的中频滤波器为带通滤波器，除此之外，两种接收机的构成基本相同。
本章利用ADS软件设计仿真超外差式接收机系统。
2．零中频接收机若天线接收的射频信号频率与本振信号源产生的本振信号频率相同，接收机称为零中频接收机，零中频接收机在经过混频后信号直接为基带信号，这是这种接收机的优点，但这种接收机的噪声与超外差式接收机相比比较大。
零中频接收机与超外差式接收机的差异主要在中频滤波器，零中频接收机的中频滤波器为低通滤波器。
21.1.3 射频发射系统射频发射系统与射频接收系统的构成相反，由中频放大器、混频器、本振信号源、带通滤波器、功率放大器和天线构成，在发射系统中，系统的增益是最重要的指标。
21.2 射频接收系统的仿真射频接收系统的设计与仿真使用行为级功能模块实现，行为级功能模块包括滤波器、放大器和混频器等，这些行为级功能模块在ADS软件中由系统级元器件构成，可以运用S参数仿真、交流仿真和谐波平衡仿真等对一个射频接收系统进行多种仿真，从而确定该射频接收系统的各种性能指标。
21.2.1 射频接收系统的设计1．创建项目下面将创建一个射频系统的项目，本章所有的设计都将保存在这个项目之中。
创建射频系统项目的步骤如下。
（1）启动ADS软件，弹出主视窗。
（2）选择主视窗中【File】菜单→【New Project】，弹出【New Project】对话框，在【New第21章 射频接收与发射系统的仿真 527║Project】对话框中，可以看见已经存在了默认的工作路径“C:\ADSuser\”，在路径的末尾输入项目的名称，这里项目名称定为RF_System，并且在【Project Tech-nology Files】栏选择这个项目默认的长度单位，默认的长度单位选为mill imeter。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5. 电磁仿真分析
（1）电磁仿真分析的功能 ADS软件采用矩量法（Momentum）
对电路进行电磁仿真分析。
（2）电磁仿真举例
6. 射频系统分析
（1）射频系统分析的功能 射频系统分析提供使用者模拟评估系统特 性的方法，其中系统的电路模型除可以使 用行为级模型外，也可以使用元件电路模 型进行响应验证。
射频电路理论与设计 （第2版）
第12章
ADS射频电路仿真设计简介
射频电路的设计非常繁杂。为简化射 频电路的设计过程，美国安捷伦（Agilent） 公司开发ADS（Advanced Design System） 软件，ADS已经成为射频和微波电路设计 领域的首选工业级软件。
本章只作简要介绍，关于ADS的详细 内容请参考人民邮电出版社出版的配套教 材《ADS射频电路设计基础与典型应用》 和《ADS射频电路仿真与实例详解》。
1. 安捷伦公司
1939年，斯坦福大学电子工程专业毕 业的戴维·帕卡德（Dave Packard）和比尔 ·休利特（Bill Hewlett）创立了惠普公司。 1943年惠普公司为海军研究实验室开发了 信号发生器及雷达干扰设备，从而进入微 波领域。
2000年6月2日，惠普公司把其拥有的 安捷伦股份分配给惠普股东，安捷伦公司 完全独立。现在安捷伦公司的矢量网络分 析仪是全球最优秀的同类测量仪器，该仪 器是射频微波行业最高技术的体现，安捷 伦公司也因此成为世界最优秀的微波仪器 公司。
（2）射频系统分析举例
12.4 ADS的4种主要工作视窗
ADS软件主要是由各种工作视窗构成 的，设计人员在工作视窗的界面上对电路 和系统进行仿真、规划和评估。ADS软件 主要有4种工作视窗，分别为主视窗、原理 图视窗、布局图（版图）视窗和数据显示 视窗，ADS软件的其它工作视窗是在上述4 种工作视窗的基础上引申出来的。
12.1 美国安捷伦（Agilent）公司与ADS软件
12.2
ADS的设计功能
12.3
ADS的仿真功能
12.4 ADS的4种主要工作视窗
12.1 美国安捷伦（Agilent）公司 与ADS软件
美国安捷伦公司是世界最大的测试测 量公司，1999年从惠普（HP）研发有限合 伙公司分离出来，目前主要致力于信息通 讯和生命科学两个领域内的工作。
分析方法，可以对线性和非线性射频电路 进行线性分析。
（2）线性分析举例
2. 瞬态分析
（1）瞬态分析的功能 瞬态分析可以分析线性与非线性电路的
瞬态响应，是一种时域的仿真分析方法。
（2）瞬态分析举例
3. 谐波平衡和增益压缩分析
（1）谐波平衡和增益压缩分析的功能 谐波平衡仿真是有效的频域分析工具。
谐波平衡仿真提供频域、大信号、非线性 、稳态的电路分析仿真方法，可以用来分 析具有多频输入信号的非线性电路，得到 非线性的电路响应。
（2）仿真举例
4. 电路包络分析
电路包络仿真是近年来通信系统的一 项标志性技术，可以将高频调制信号分解 为时域和频域两个部分进行处理，非常适 合对数字调制射频信号进行快速、全面的 分析。
2. 设计工具
（1）设计工具的功能
在原理图设计中提供了多种设计工具，使 用者可以利用设计工具提供的图形化界面 进行传输线计算、史密斯圆图计算、阻抗 匹配等辅助设计。
（2）设计工具举例
3. 设计向导 （1）设计向导的功能
在原理图设计中，设计向导提供设定 界面，供设计人员进行电路分析与设计。
（2）设计向导举例
2. ADS软件
ADS软件由美国安捷伦公司开发，是 工业级射频和微波电路设计的工程软件， 已经成为当今业界最流行的射频微波电路 和系统的设计工具。
在深入理解射频电路理论的基础上， 结合ADS软件工具进行设计，是通向射频 电路和射频系统设计成功的最佳路线。
3. ADS的设计、仿真功能
ADS的功能十分强大，支持开发所有 类型的射频（RF）设计，从离散的射频/ 微波模块，到用于通信、航天和国防的射 频系统。
12.3 ADS的仿真功能
ADS的仿真功能十分强大，可以提供 直流仿真、交流仿真、S参数仿真、谐波平 衡仿真、增益压缩仿真、电路包络仿真、 瞬态仿真、预算仿真和电磁仿真等，这些 仿真可以进行线性和非线性仿真、电路和 电磁仿真、频域和时域线性分析的功能 线性分析为小信号、频域电路的仿真
4. ADS的开放与兼容性
（1）与其它软件的连接。 （2）与测试设备连接。 （3）与厂商元件模型间的沟通。
12.2 ADS的设计功能
ADS可以提供原理图设计。 ADS还可以提供布局图设计，布局图 也称为版图。
1. 设计面板
（1）设计面板的功能 利用元件面板上提供的元部件，可以
进行原理图设计。
（2）设计面板举例 （a）频域源 （b）微带线（d）带通滤波器
（2）设计模板举例
6. 设计转换
ADS可以将原理图设计直接转换成布 局图设计，对布局图也可以进行编辑和仿 真，由布局图可以直接显示电路板的物理 结构。
7. 设计仿真结果显示
ADS可以对原理图设计进行仿真分析 ，仿真结果在数据显示视窗中显示。
8. 电子笔记本
电子笔记本可以让使用者将所设计的 电路与仿真结果加入文字叙述，制成一份 网页式的报告。
4. 设计指南
设计指南以范例与指令说明的形式示 范电路的设计流程，使用者可以利用这些 范例，学习如何利用ADS进行电路的高效 设计。
5. 设计模板
（1）设计模板的功能 为方便，ADS将经常重复使用的仿真设定 （如晶体管工作点扫描、仿真控制器、变 量参数设定等）制成一个模板直接使用， 避免了重复设定所需的时间和步骤。
12.4.1 主视窗
启动ADS后，首先进入主视窗，主视 窗是进入和退出ADS系统的桥梁。此外， 必须通过主视窗才能进入原理图视窗、版 图视窗和数据显示视窗。主视窗上不能做 任何射频电路的设计工作，主视窗主要用 于浏览文件和管理项目。
12.4.2 原理图视窗
在原理图视窗上可以设计原理图，包 括设计射频电路的原理图和设计射频系统 的原理图。原理图视窗提供了设计、编辑、 仿真原理图的环境，是进行设计时使用最 多的视窗。