实验一熟悉ADS软件掌握微带电路的原理及基本元件的设计
ADS理想微带线试验
实验一理想微带传输线特性阻抗模拟ㄧ、原理说明一般常见的电子电路都是以集总模式(lumped mode)来描述电路的行为，主要的假设是电路的工作波长远大于实际电路尺度的大小，在频率很低时可以得到相当正确的近似。
然而电路工作频率变高时，也就是说工作波长与实际电路尺度大小差不多时，以集总模式来描述电路的行为其误差相当大，因此必须以分布式模式(distributed mode )来考虑电路的行为，分布式模式的做法是将电路分成很小的片段，每一小片段可用电阻、电容及电感代表小片段的电路的行为，将每一小片段整合起来即为整个电路的行为。
图1.1为传输线的等效电路图，根据此图可列出电压在x+ x与x处的电压差方程式，配合图 1.1 传输线的等效电路图(,)(,)(,)(,)()(,)()(1-1)(,)(,)(,)(,)()(,)() (1-2)i x t v x x t v x t v x t R x i x t L x tv x x t i x x t i x t i x t G x v x x t C x t ∂+∆-=∆=-∆-∆∂∂+∆+∆-=∆=-∆+∆-∆∂(,)(,)(,) (1-3)(,)(,)(,) v x t i x t Ri x t L x t i x t v x t Gv x t C x t∂∂=--∂∂∂∂=--∂∂ (1-4)222222(,)(,)(,)(1-5)(,)(,)(,)v x t i x t i x t R L x x x t i x t v x t v x t G C t x t t∂∂∂=--∂∂∂∂∂∂∂=--∂∂∂∂ (1-6)22222222(,)(,)(,)()(,)0 (1-7)(,)(,)(,)()(,)0 (1-8)v x t v x t v x t RC LG LC RGv x t x t t i x t i x t i x t RC LG LC RGi x t x t t∂∂∂-+--=∂∂∂∂∂∂-+--=∂∂∂(,)Re[()] (1-9)(,)Re[()] jwt jwt v x t V x e i x t I x e == (1-10)α为衰减常数(attenuation constant)而β为相位常数，而Z o ，定义为R=G=0，所以γ=j β=jw(LC)1/2，传输线阻抗(characteristic impedance)及传输延迟时间1.2222222()()()()()0 (1-11)()()()()()0 (1-12)d V x jw RC LG V x RG w LC V x dx d I x jw RC LG I x RG w LC I x dx-+--=-+--=222222()()0 (1-13)()()0 (1d V x V x dx d I x I x dxγγ-=-=2-14)where wave propagation constant(R jwL)(G jwC)γ=++222()()0 () (1-15)()() (1-16)x xd V x V x V x Ve V e dt R jwL G jwC j γγγγαβ-+--=⇒=+=++=+--++--+--++=+=+=-+=+-=+-=VjwLR I V jwLR I e I e I e V e V jwL R dx x dV jwL R x I x I jwL R dxx dV xx x x γγγγγγγ , )()(1)()()()(jwCG jwL R jwL R I V I V Z ++=+===--++γ0LCT CLZ d o == ,负载端的反射系数(reflection coefficience)，ΓL沿着为若负载端接上Z L 的负载，则负载端的反射系数ΓL 及传输线路的径阻抗Z(x)为输入端的阻抗Z in 为xL xx x xx e eV V e V e V x V incident x V reflected x e V e V x V γγγγγγ22 )()()()(Γ====Γ+=+--+---+)0(Γ==Γ+-VV L rxL xrxL x rx L xrx L x e e e e Z x I x V x Z e e Z V x I e e V x V Γ-Γ+==Γ-=Γ+=---+-+γγγγ00)()()()()()()()(1)(1)(|| and 110x x Z x Z Z Z Z Z e ΓZ Z L L j L L L L L Γ-Γ+=+-=Γ=Γ-Γ+=φ图1.2 具有终端负载的传输线l jZ Z ljZ Z Z e Z Z e Z Z e Z Z e Z Z Z e e e e Z l Z Z L L lL l L lL l L lL l l L l in ββγγγγγγγγtanh tanh )()()()()(000000000++=--+-++=Γ-Γ+=-=----对于无损失之传输线输入端的阻抗Z in 为传输线长度、讯号频率、终端负载及传输线特性阻抗的函数。
ADS仿真实验报告
电磁场与微波实验报告ADS仿真实验目的1.熟悉ADS软件的基本操作；2.掌握微带线的基本原理；3.掌握微带线基本元件和匹配电路的设计。
微带线工作原理微带线是当前广泛应用的微波传输线，其结构如图5-1所示，它的工作模式是准TEM 模。
微带线的基本参数有： ● 宽高比W/h =0.1~5● 有效介电常数εe =(0.5~0.8)εr ● 特性阻抗Z c ● 微带线中的波长λg =0e =e● 微带线中的相速νp =e微带电路的基本元件特性是：● 微带终端短路线段的特性：Z =jZ c tan 2πλgl● 微带终端开路线段的特性：Z =−jZ c tan2πλgl● 微带电路接地：通常采用打沉铜孔的方式，使上层的金属与下层的地板相连。
微波电路中各接地点就近接地，通过一段线再接地和直接接地效果是不同的。
实验内容1. 计算微带线的参数2. 开路/短路微带线的元件特性仿真3. 设计匹配电路实验步骤1. 计算微带线的基本参数 计算结果r图1 微带线基本参数由图知，当微带线特性阻抗大小为50Ω，电长度为1/4波长时，计算所得的微带线的线宽和线长分别为1.917410mm和13.853500mm。
2.开路线/短路线的元件仿真特性：计算f=3 GHz时，特性阻抗为75 Ω的不同长度的微带线的特性。
计算特性阻抗为75 Ω，电长度为1/4波长的微带线的线宽和线长，步骤同上，计算所得的微带线的线宽和线长分别为0.878198mm和14.3300mm。
原理电路和仿真结果图2 元件特性仿真电路图图3 开路微带线和短路微带线阻抗特性仿真结果对于开路微带线长度为14.30mm（1/4波长）、8mm（小于1/4波长）、20mm （大于1/4波长）的微带线其对应的输入阻抗分别Z0*0.011（约为0）、Z0*(-j1.162)、Z0*j1.169，分别等效于串联谐振（短路）、电容、电感。
对于短路微带线长度为14.30mm（1/4波长）、8mm（小于1/4波长）、20mm（大于1/4波长）的微带线其对应的输入阻抗分别Z0*62.788（约为∞）、Z0*(j1.814)、Z0*(-j2.098)，分别等效于并联谐振（开路）、电感、电容。
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。
电子电路设计(ADS)实验报告
电子电路设计实验（一）实验报告一、实验名称：低通滤波器的设计二、低通滤波器的作用及组成：低通滤波器就是让某一频率以下的信号分量通过，而对该频率以上的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器件的组合装置。
低通滤波器容许低频信号通过, 但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。
三、仿真原理图：四、仿真过程：1、建立工程，编辑工程文件。
选择电容、电感、电阻、接地和Simulation-S_Param 元器件，放置在合适的位置，用导线连接各元件（详见仿真电路图）。
2、设置S参数控件参数。
双击S参数控件，打开参数设置窗口，将“Step-size”设置为0.5GHz，在【display】选项卡勾选需要显示的参量，单击OK,保存退出。
3、显示仿真数据。
执行菜单命令【Simulate】/【Simulate】，开始仿真，显示相关的状态信息。
选择矩形图图标以方块图显示数据，选择S（2,1）参数，显示低通滤波器的响应曲线。
执行菜单命令【Marker】/【New】，将三角标志放置到仿真曲线上。
4、保存数据窗口。
5、调整滤波器电路。
调整原理图显示方式，使其与当前窗口的大小相适应，单击调谐图标，选中L1和C2，在数据窗口调节L1和C2的值，在调节过程中，单击“Update Schematic”按钮更新原理图中相应元件的参数值。
在调整到仿真曲线达到技术指标后，保存参数退出。
五、仿真结果：六、实验总结：通过本次实验，我初步掌握了ADS2009仿真软件的使用方法，并按要求使用该软件设计了一个低通滤波器，而且仿真成功，得到了理想的实验数据。
在实验操作过程中，我逐渐熟悉了ADS20009仿真软件的各项功能，并且能够熟练操作，这为将来使用该仿真软件打下了基础。
电子电路设计实验（二）实验报告1、 实验名称：直流仿真2、直流仿真介绍：直流仿真用于测试所设计电路的直流工作点特性，可以检测电路的拓扑结构、功耗等。
对于交流仿真和S参数仿真，直流仿真用于确定非线性元件的线性模型。
3--微带低通滤波器ADS2011仿真实验
微带低通滤波器ADS 仿真实验一．实验目的1.了解微带低通滤波器的设计方法及原理2.熟悉ADS2011软件二．具体指标1.具有最平坦响应2.截止频率GHz c 5.2=ω3.在GHz 4=ω处的插入损耗必须大于20dB4.阻抗为Ω50，采用6阶巴特沃兹低通原型，最高实际线阻抗为120Ω，最低实际阻抗为20Ω，采用的基片参数为02.0tan ,2.4,58.1===δεr mm d ，铜导体的厚度为mm t 035.0=三．滤波器设计步骤1.根据设计要求确定低通原型元器件值2.采用阻抗和频率定标公式，用低阻抗和高阻抗线段代替串联电感和并联电容。
所需微带线的电长度l β，以及实际微带线宽w 和线长l 可由ADS 软件中的lineCalc 工具计算得到3.根据得到的线宽和线长进行建模并仿真计算计算如下：6.015.241||=-=-c w w ，由下图1.1看出，对于n=6的曲线，当6.0)1|(|=-cw w 时，LA<20dB,故最大平坦滤波器级数n=6。
图1.1 最大平坦滤波器原型的衰减与归一化频率的关系曲线根据表1.2列出低通原型值：5176.06,4142.15,9318.04,9318.03,4142.12,5176.01======g g g g g g 。
表1.2 巴特沃兹滤波器低通原型元器件值四．滤波器原理图设计1.建工程打开ADS2011，点击 - > next - >在workspace name中写入工程名称StepFilter_wrk- >点击finish2.在StepFilter_wrk工程里创建原理图在folder view中选中你建立的工程，右键点击New Schematic,然后ok。
3.画微带线原理图在红框处打入MLIN回车，软件就会自动帮你找到微带线元器件（后面的元器件均如此添加），画好的原理图如图1.3图1.34.电路参数的设置添加器件MSUB，双击MSUB，添加参数如图1.4图1.4打开tool->LineCalc->Start LineCalc,计算各个微带先的长（l）和宽（w），在substrate parameters窗口设置介质的参数，如图1.5，参数值根据前面MSUB控件填写图1.5在Component Parameters里填入微带线工作频率2.5GHz，如图1.6图1.6在electrical填入Z0(微带线特性阻抗),E_Eff(微带线电长度)，然后单机Synthesize栏中的箭头，物理尺寸参数设置栏会显示得到的微带线线长和线宽（注意：在Synthesize前要把Physical中的W和L的单位设置为mm），其中各支节的Z0（即图Zi）和E_Eff(即图βli度)参考值如下图1.7图1.7用LineCalc计算八段微带线的长和宽后我们要将各个数据添加到变量控件VAR中。
ADS实验报告
射频微波EDA课程报告学院：班级：姓名：学号：指导老师：2015年5月一、本课设学习目的通过射频微波EDA课程设计的学习，在学习EDA仿真软件ADS使用方法的基础上，掌握最基本的射频无源/有源电路的工作原理与系统仿真设计。
加深对于EDA的理解，并将理论与实践相结合，用实践证明理论，更深入掌握EDA。
二、本课设报告内容（一）、利用ADS进行放大器匹配电路设计。
要求：1）使用晶体管为bjt_pkg （参数beta=50），2）中心频率为1900MHz，对应的S21>30dB，S11和S22<-30dB。
1）相关电路原理简介：（一）1.导入ac_vcc.dns，按照书本所示更改电路图，添加终端负载等元件，写入改变终端阻抗的方程：2）必要的设计参数、步骤、仿真电路图2.开始仿真，引入S21的矩形图，并插入标志，得到如下：3.运行仿真，输出portZ （2）数据列表，可以看出，当频率大于等于400MHz 时，负载阻抗为35欧：4.在数据显示窗中计算感抗，容抗值：（3）插入列表，显示电感值和感抗范围:freq100.0 M Hz200.0 M Hz 300.0 M Hz 400.0 M Hz 500.0 M Hz 600.0 M Hz 700.0 M Hz 800.0 M Hz 900.0 M Hz 1.000 GHz 1.100 GHz 1.200 GHz 1.300 GHz 1.400 GHz 1.500 GHz 1.600 GHz 1.700 GHz 1.800 GHz 1.900 GHz 2.000 GHz 2.100 GHz 2.200 GHz 2.300 GHz 2.400 GHz 2.500 GHz 2.600 GHz 2.700 GHz2.800 GHz2.900 GHz3.000 GHz 3.100 GHz 3.200 GHz 3.300 GHz 3.400 GHz 3.500 GHz 3.600 GHz 3.700 GHzPortZ(2)50.000 / 0.000 50.000 / 0.000 50.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000(二)1.代入L 和C 的计算值并仿真，电路图如下：2.在数据显示窗口显示，对传输参数S12和S21，和反射参数s11和S22仿真数据绘图并做标志，如下图所示：freq, GHzd B (S (2,2))d B (S (1,1))d B (S (2,1))m3freq=dB(S(1,1))=-1.8271.900GHz（三）匹配电路设计：1.启动史密斯原图工具，由上可知ZL 阻抗值为419627-j*154419，设置完成后，并联相应的电容和电感，使之达到匹配点：2.频率范围为0~3.8GHz 时，S11参数曲线如下图所示：freq (100.0MHz to 4.000GHz)S (1,1)S (2,2)m4freq=S(1,1)=0.810 / -4.472impedance = Z0 * (8.393 - j3.088)1.900GHzfreq (100.0MHz to 4.000GHz)S (1,1)S (2,2)m4freq=S(1,1)=0.810 / -4.472impedance = 419.627 - j154.4191.900GHz3.完成匹配之后，单击史密斯控件，并单击按钮，进入子电路，如下图所示：4.将史密斯控件直接进入电路输入端，如图所示：5.进行仿真，添加S11，S21，S22数据显示，输入端已经达到匹配，但输出端没有匹配：0.51.01.50.0freq, GHz d B (S (2,2))d B (S (1,1))d B (S (2,1))m3freq=dB(S(1,1))=-34.4241.900GHz（四）输出端阻抗匹配：1.引入S11和S22的史密斯圆图，并在1900MHz 处插入标志，如图所示;2.通过史密斯圆图可得知S22的实际阻抗值，输入并进行阻抗匹配，可得如下结果：3.将史密斯控件插入电路并仿真得出如下结果：freq (100.0MHz to 4.000GHz)S (1,1)S (2,2)m4freq=S(1,1)=0.019 / -84.736impedance = 50.139 - j1.8981.900GHzm5freq=S(2,2)=0.955 / -3.341impedance = Z0 * (16.721 - j20.985)1.900GHz0.51.01.50.0freq, GHz d B (S (2,2))d B (S (1,1))d B (S (2,1))m3freq=dB(S(1,1))=-11.3171.900GHz由图可看出，尽管S22达到了指标要求，但S11,没有达到要求。
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。
图二、ADS 2006A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”。
微带线设计ADS
}微带线设计ADS：使用ADS中的微带线计算器LineCalc计算得到微带线的几何尺寸W、S、L。
具体方法是点击菜单栏Tools -> LineCalc -> Start Linecalc，出现一个新的窗口1.在窗口的Substrate Parameters栏中填入与MSUB中相同的微带线参数。
2.在Cpmpnet Parameters填入中心频率。
栏中的W和L分别表示微带线的宽和长。
栏中的Z0和E_Eff分别表示微带线的特性阻抗和相位延迟。
·5.点击Synthesize和Analyze栏中的↑箭头，可以进行W、L与Z0、E_Eff间的相互换算。
填入75 Ohm和30deg可以算出微带线的线宽1.38 mm和长度15.54mm。
图计算！3.2.2连接好电路，将的W、S、L输入，进行、仿真*具体方法是：1.在原理图设计窗口中选择微带电路的工具栏窗口左侧的工具栏变为右图2-0所示。
（1）在工具栏中点击选择微带线MLIN并在右侧的绘图区放置。
（2）选择微带线MLIN以及控件MSUB分别放置在绘图区中。
（3）选择画线工具将电路连接好，连接方式见下图2-1。
^图。
（图传输线原理图2.双击图上的控件MSUB设置微带线参数。
￥H:基板厚度(62 mil)Er:基板相对介电常数Mur:磁导率(1)Cond:金属电导率+7)Hu:封装高度+33 mm) T:金属层厚度(0.03mm)TanD:损耗角正切Roungh:表面粗糙度(0 mm)、3 .双击两边的引出线TL1、TL2，分别将其宽与长设为1.26mm和2.6 mm(其中线长只是暂定，以后制作版图时还会修改)。
4.在原理图设计窗口中选择S参数仿真的工具栏（1）选择Term 放置在滤波器两边，用来定义端口1和2，点击图标，放置两个地，并按照]上图2-1连接好电路。
（2）选择S参数扫描控件放置在原理图中，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(要包含通带和阻带的频率范围)。
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原理图设计窗口
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ADS的使用（续）
生成原理图→设置参数→优化仿真 →生成版图→版图仿真
7
微带电路原理及基本参数仿真
W 已知 h
e 、 r ，求 Z c 、 、 g
W Z g 已知 r 、c ，求 h 、
分别用开路微带线和短路微带线设计L、C
8
3
ADS的使用
启动ADS软件：双击ADS图标，进入以下画面
4
ADS的使用（续）
ห้องสมุดไป่ตู้
创建新的工程文件
点击File/New Project，设置工程文件名称和存储路径 点击Length Unit设置长度单位为毫米 创建好工程文件后出现工程管理窗口，软件自行打开以下原 理图设计窗口
5
ADS的使用（续）
（一）实验目的
熟悉ADS软件的基本操作，并进行微带线的 设计、优化和仿真。 了解微带线的基本原理和基本参数设计。
1
（二）实验内容
使用ADS创建工程目录、创建原理图窗口、 绘制微带线、修改元件参数、仿真、显示结 果。 对微带线的基本参数进行仿真。
2
ADS的功能
ADS是由安捷伦公司开发的一个功能强大的 自动电子设计软件系统，是目前国内外先进的微波 工程研制中常用的设计工具。 用于设计蜂窝和便携式电话、寻呼机、无线网络、 雷达和卫星通信系统。 为通信和航空/防御应用提供高级仿真技术和可用 性 从简单到最复杂的RF设计 从分立的RF/微波模块到集成MMIC的设计 版图仿真采用电磁场数值方法—矩量法