实验一、电路模拟基础.doc

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1、实验一、电路模拟基础概 要 该实验包括用户基础界面，ADS文件的创建过程包括建立原理图、仿真控件、仿真、和数据显示等部分的内容。该实验还包括调谐与谐波平衡法仿真的一个简单例子。 目 标 l 建立一个新的项目和原理图设计 l 设置并执行S参数模拟 l 显示模拟数据和储存 l 在模拟过程中调整电路参数 l 使用例子文件和节点名称 l 执行一个谐波平衡模拟 l 在数据显示区写一个等式 目 录 1. 运行ADS 22. 建立新项目 33. 检查你的新项目内的文件 54. 建立一个低通滤波器设计 55. 设置S参数模拟 66. 开始模拟并显示数据 77. 储存数据窗口 98. 调整滤波器电路 109.

2、模拟一个RFIC的谐波平衡 1210. 增加一个线标签（节点名称），模拟，显示数据 16步骤1.运行ADS在开始菜单中选择“Advanced Design System 2005A Advanced Design System”（见图一）。图一、开始菜单中ADS 2005A的选项用鼠标点击后出现初始化界面。图二、ADS 2005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（O

3、pen 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“Dont 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“FileNew 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

4、省目录是C:userdefault，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”。对话框下面的项目技术文件主要用于设定单位。在微带线布局时有用，我们选择mil。b点击OK，此时出现电路原理图向导。图六、创建子电路和仿真向导界面这里有三个选项，一个是创建子电路向导、一个是仿真向导、另外一个是不使用向导。如果，使用向导创建子电路或仿真，你需要按要求给定端口或其它数据。最后点击“Finish”。如果你选择不使用向导。点击“Finish”,就会出现原理图设计窗口。图七、原理图设计窗口使用该窗口就可以进行原理图设计或仿真。但

5、需注意此时该原理图设计还没有命名。它使用默认的设计名“untitled1”作为该设计的名字。3.检查你的新项目内的文件 a 在ADS主窗口查看左边的文件浏览窗口。目前显示你在lab1项目内。 b 在主窗口，双击networks目录,目前里面没有原理图文件。图八、ADS主窗口4.建立一个低通滤波器设计 a 在主窗口，点击New Schematic Window图标，也可以使用刚才自动打开的原理图窗口。 b 在原理图设计窗口点击图标，储存原理图。取名LPF1。此时在ADS主窗口network目录中会出现LPF1.dsn文件。 c 在元件模型列表窗口中选择LumpedComponents（集总参数元

6、件）项。示意图如下 图九、元件库示意图d 从该选项左边面板中选择电容图标。然后，在电路图设计窗口放置电容并用键把电容旋转成竖直状态（见图十）。e然后用类似的方法在电路图设计窗口放入电感，利用快捷键，把电容器的一端接地。利用快捷键，用线把他们连起来。 图十、放置电容 图十一、放置电感并把元件连接起来f 在元件库列表窗口选择SimulationS_Param项，在该项面板中选择Sparameter模拟控制器（象个齿轮）和端口Term放到图上。图十二、放置仿真控件和终端 用ESC结束放置元件和仿真控件命令。并使用图标调整这些元件的参数如下图所示：图十三、调整后的电路参数5.设置S参数模拟 a 双击齿

7、轮状S参数控件标记，打开S参数控件配置窗口，把Stepsize改成0.5GHz，选择ok。 图十四、修改仿真控件的步长b 在上面的窗口点击display标签，会显示所有可以显示在原理图中所有的仿真控件控制量。图十五、显示仿真控件控制量6.开始模拟并显示数据 a 点击原理图窗口上方的Simulate图标，开始模拟。 b 然后就会弹出状态窗口，显示仿真状态的相关信息图十六、仿真计算状态窗口c 仿真完成以后，如果没有错误，就会自动出现数据显示窗口（见下图），可以看到数据显示窗口左上方的名称为LPF1。 图十七、数据显示窗口如果，LPF1右上角有“*”代表该数据还没有储存。 在这个窗口中可以把计算结果

8、以表格、圆图或等式的形式显示仿真结果的数据。 d 点击Rectangular Plot图标，把一个方框放到数据显示窗口中去，会自动弹出对话框，选择要显示的S（2，1）参数，点击Add按钮，选择dB为单位，点击Ok。 图十八、选择显示图形的窗口e 然后就会显示一个合理的低通滤波器响应。 f 点击MarkerNew，可以把一个三角标志放在图上，可以用键盘和鼠标控制它的位置。 图十九、在曲线上添加标记7.储存数据窗口 a 储存的缺省名称为LPF1，扩展名为.dds，该文件会储存在项目文件夹的根目录中，而数据文件，即所有的.ds文件和数据设定，会储存在data子目录中。 图二十、储存数据b 保存数据并

9、关闭上述窗口后，再通过点击原理图窗口的Data Display 图标再次打开这个名为LPF1.dds的数据文件。 图二十一、打开文件“LPF1”8.调整滤波器电路 a 点击原理图窗口中的View All图标，原理图窗口会自动调整原理图的显示使其与当前窗口的大小相适应。 b 在LPF1原理图窗口点击Tune图标，出现调谐控制对话框。图二十二、调谐控制对话框c 现在，在LPF1原理图窗口，用光标选择C1和L1。 图二十三、在LPF1原理图窗口选中C1和L1 此时，调谐参数窗口变成下面的样子。图二十四、新的调谐控制对话框在控制对话框中调节L1和C1的结果会即时显示在数据显示窗口中线上的三角标志会自动

10、调整到最新的曲线上。 图二十五、调谐控制对话框实时调整曲线d 改变调节的范围：在调节控制对话框中，可以直接修改最大、最小、调节步长和变化比例等参数。 图二十五、在调谐控制对话框修改参数e 调节过程中，点击Update Schematic按钮，可以更新原理图中相应元件的参数值。也可以在原理图中用光标，增加更多的元件参加调整参数。 f 调整满意以后，点击Closel按钮。此时，出现下面的对话框询问是否更新相应元件的参数值。点击“Yes”。保存该结果。 图二十六、保存更新g使用Save图标保存原理图和显示数据（右图所示，两窗口中均有），然后把这两个窗口都关闭了（右上角的X按钮）， 只留下ADS主窗口

11、。下面，我们将对一个ADS范例应用谐波平衡法。重要备注：ADS范例使用我们可以在范例目录里找到随ADS一起安装的所有范例。但是必须把它们拷贝到另一个目录里，才能在你的设计中使用它们。一般来说，范例目录是只读的，而且这些文件不能随意改动。下面我们将为你介绍一些积累经验的范例以利使用。9.用谐波平衡法对RFIC仿真a进入 ADS主窗口，点击 View Example Directory（查看范例目录图标）可以查看范例名称列表，先不要作任何操作，简单浏览选项一遍。随后点击View current working directory（查看当前工作目录）图标，可看到你还在lab1项目中。b下面你将从范例

12、目录中拷贝一个原理设计到任务lab1（网络图）中。在ADS窗口中，点击 FileCopy Design，出现拷贝设计对话框。c从设计中选择范例设计。出现对话框后，选择Example Directory和Browse，然后利用对话框，双击RFICAmplifier_PrjnetworksHBtest.dsnTo Path（到路径）详细说明：选择Working Directory（工作路径），也就是任务Lab1的网络目录。同时选上Copy Design Hierarchy框。点击OK，HBtest的一个附件就会拷贝到Lab1的网络中。拷贝完成后，打开原理图窗口并使用图标或 FileOpen Des

13、ign，打开HBtestdsn（如图所示）这是HBtest.dsn的顶层。在此设置谐波平衡仿真。点击放大器符号，再点击图标：push into Hierarhy，就可进入放大器子电路。f注意子电路中有一些有模型说明（模型卡）的基本元件。点击图标：“Pop out of Hierarchy”回到设置仿真的顶层。g进入上层后，双击 Harmonic Balance controller可查看谐波平衡控制器，也可通过选中它后，点击“编辑”图标。h谐波平衡控制器有许多栏设置仿真参数，该步骤目的是为熟悉仿真控制器，并不需要了解所有的设置。仔细查看它们，但不要改动，完成后点击Cancel。该控制器设置为计

14、算有5次谐波的960MHz频率。同时基频信号（原理图中）频率也为960MHz。10.添加连接线符号（节点名），仿真和画数据曲线a点击右图的Name图标。出现对话框后，输入名称Vin。点击amp的输入端的引线或节点。完成后点击 close（关闭）。该原理图就有了Vin和Vout引线符号。b点击Simulate按钮。仿真完成后，Vi n和Vout处节点电压在数据显示（Data DisPlay）中就有效了。c以 dBm的格式画出 Vout频谱图打开数据显示窗口后，选择 Rectangular Plot，并插入。同时，会弹出一对话框，选择Vout，点击Add。接着，对话框会询问：Spectrum in

15、 dBm，点OK，曲线便会生成。d放入一个Marker在基频上以检验它是不是960MHz。e. 插入一个方程计算增益。在图表显示窗口，点击图标。进入公式编辑对话框。输入增益计算公式Gain=Vout/Vin。如果输入过程中出错，对话框立刻就会出现错误信息。数据显示方程的备注；方程显现为红色是表示其无效。f纠正拼写错误再点Apply和O K，正确的方程会显示。g为列出增益的方程值，通过选择List图标，插入一个表格。出现对话框后，点下拉箭头，拖至方程列表，选择增益方程，添加，点击OK。你就会在表中看到每一频率点的增益。通过计算你的方程和谐波平衡数据，得到的是每一频点电压的参数解。实际上，该电路的

16、电流增益（gain）电压增益（gain）。h关闭所有窗口实验中的文件不要保存。后面实验将不会用到它们。附件练习:这些练习只在你有额外时间相对才可做。你在所有的课程完成以后，可以把它们作为练习。1回到对filter的S参数仿真，打开数据显示页，试写出S21的相位方程并作图。2回到HBtest仿真，把谐波平衡仿真器的谐波次数增为7，重新进行仿真，并注意发生的情况。再把频率值变为940，查看仿真情况。从该练习可以看到错误的仿真。3对上面仿真写另一个方程，如下所示：Gain_fund=Vout1Vin1确定方程用括号中1的意义4拷贝一个另一个你感兴趣的范例，也拷贝范例的数据显示文件。为此，你可以使用浏览器（browsers）并进入ADS的范例目录，来打开文件并保存。5在上面谐波平衡仿真中尝试使用调谐器。19