ADS课程设计-- 射频控制电路移相器的设计
ADS射频电路设计基础与典型应用(第2版)
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ADS射频电路设计基础与典型应用 （第2版）
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
电路设计
界面
通信
理论指导
电路
使用
主
第版
书频
工作 第章
视窗
典型
设计
基本操作
射频
自带
功率
放大器
内容摘要
立足实践，重点介绍实际操作中遇到的普遍、典型问题。深入讲解ADS工作界面、使用方法和设计仿真功能 的方方面面。与理论指导书《频电路理论与设计（第2版）》相辅相成。
目录分析
第2章 ADS主视窗
第1章射频电路与 ADS
第3章 ADS设计仿 真视窗
第5章 ADS仿真概 述
第4章 ADS基本操 作
第6章 ADS自带的 仿真实例
第8章定向耦合器 的设计
第7章匹配网络的 设计
第9章功率分配器 的设计
1
第10章低通滤 波器的设计
第11章带通和 2
带阻滤波器的 设计
3
第12章低噪声 放大器的设计
4
第13章功率放 大器的设计
5
第14章振荡器 的设计
第15章混频器 的设计
第16章射频通 信系统级的设 计
作者介绍
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读书笔记
ADS课程设计移相器的设计
控制算法：PID控制算法
实 现 方 法 ： 采 用 M AT L A B / S i m u l i n k 进行仿真和验证
添加标题
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设计思路：根据系统特性和需求， 选择合适的控制算法
性能评估：通过仿真结果，评估控 制算法的性能和稳定性
调试方法：通过模拟仿真和实际测试进行调试 优化目标：提高控制系统的稳定性和准确性 优化策略：调整参数、优化算法、改进硬件设计等 优化效果：提高控制系统的性能和效率，降低能耗和成本
电路版图绘制：使用专业软件绘制电路版图，包括元器件布局、布线等 制板工艺：选择合适的制板工艺，如PCB制板、FPC制板等 制板材料：选择合适的制板材料，如FR-4、FR-1等 制板流程：包括设计、制版、打样、测试等定值、偏差、积分、微分 控制方式：闭环控制、开环控制、半闭环控制
功能模块：清晰划分，易于 查找
界面布局：简洁明了，易于 操作
交互方式：直观易懂，易于 使用
色彩搭配：协调美观，易于 阅读
测试设备：信号发生器、示 波器、功率计等
测试环境：实验室环境或实 际应用环境
测试目的：验证移相器的性 能和稳定性
测试项目：相位误差、频率 响应、功率损耗等
测试方法：按照测试项目进 行测试，记录测试数据
电感器：计算电感值， 选择合适的电感器
电阻器：计算电阻值， 选择合适的电阻器
晶体管：计算晶体管参 数，选择合适的晶体管
集成电路：计算集成电 路参数，选择合适的集 成电路
电源：计算电源参数， 选择合适的电源
电路仿真：使用仿真软件进行电路模拟，验证设计效果 优化目标：提高电路性能，降低成本，提高可靠性 优化方法：调整电路参数，优化电路结构，改进电路设计 仿真结果分析：分析仿真结果，找出存在的问题，进行优化调整
ADS射频电路课程设计——混频器设计与仿真
混频器的设计与仿真设计题目：混频器的设计与仿真学生姓名：学院：专业：指导老师：学号：日期: 2011年12 月20 日目录一、射频电路与ADS概述 (3)1、射频电路概述 (3)2、ADS概述 (3)二、混频器的设计 (7)1.混频器的基本原理 (7)2、混频器的技术指标 (9)三、混频器的设计 (9)1、3 D B定向耦合器的设计 (9)1.1、建立工程 (9)1.2、搭建电路原理图 (10)1.3、设置微带线参数 (11)1.4、耦合器的S参数仿真 (12)2、完整混频器电路设计 (17)3、低通滤波器的设计 ................................................................ 2错误!未定义书签。
四、混频器性能仿真 (23)1、混频器功能仿真 (23)1.1、仿真原理图的建立 (23)1.2功能仿真 (25)2、本振功率的选择 (27)3、混频器的三阶交调点分析 (28)3.1、三阶交调点的测量 (28)3.2、三阶交调点与本振功率的关系 (31)4、混频器的输入驻波比仿真 (31)五、 设计总结 (33)一、 射频电路与ADS 概述1、 射频电路概述射频是指超高频率的无线电波，对于工作频率较高的电路，人们经常称为“高频电路”或“射频（RF ）电路”或“微波电路”等等。
工程上通常是指工作频段的波长在10m ～ 1mm 或频率在30MHz ～ 300GHz 之间的电路。
此外，有时还含有亚毫米波（ 1mm ～0.1mm 或300GHz ～ 3000GHz ）等。
一方面，随着频率升高到射频频段，通常在分析DC 和低频电路时乐于采用的基尔霍夫定律、欧姆定律以及电压电流的分析工具，已不精确或不再适用。
分布参数的影响不容忽略。
另一方面，纯正采用电磁场理论方法，尽管可以很好的)()/(1038Hz f s m f c ⨯==λ全波分析和计及分布参数等的影响，但很难触及高频放大器、VCO、混频器等实用内容。
射频ADS微波HFSS相关 射频实验二 射频CAD软件ADS的使用方法
实验二射频EDA软件ADS的使用方法一实验目的1. 简单了解射频EDA软件的原理及构成。
2. 初步掌握使用射频电路仿真软件ADS进行基本射频电路设计与仿真的方法。
二实验原理1. ADS简介ADS（软件全称为Advanced Design System）是美国安捷伦（Agilent）公司开发的电子设计自动化软件。
ADS功能十分强大，包含时域电路仿真(SPICE-like Simulation)、频域电路仿真(Harmonic Balance、Linear Analysis)、三维电磁仿真(EM Simulation)、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设计（DSP），支持射频和系统设计工程师开发所有类型的RF设计，从简单到复杂，从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防的集成MMIC，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件。
最新版本为ADS2006A。
ADS软件可以供电路设计者进行模拟、射频与微波等电路和通信系统设计，其提供的仿真分析方法可分为时域仿真、频域仿真、系统仿真和电磁仿真四大类。
ADS软件包含的具体仿真分析方法如下：◆高频SPICE分析和卷积分析（Convolution）◆线性分析◆谐波平衡分析( Harmonic Balance)◆电路包络分析（Circuit Envelope）◆射频系统分析◆拖勒密分析（Ptolemy）◆电磁仿真分析(Momentum)随着电路结构的日趋复杂和工作频率的提高，在电路与系统设计的流程中，EDA软件已经成为不可缺少的重要工具。
EDA软件所提供的仿真分析方法的速度、准确与方便性便显得十分重要，此外该软件与其他EDA软件以及测量仪器间的连接，也是现在的庞大设计流程所必须具备的功能之一。
Agilent公司推出的ADS软件以其强大的功能成为现今国内各大学和研究所使用最多的软件之一。
系统射频接口ADS仿真电路原理图及参数设定详细讲解
S21＝dbpolar（20，180）。 3．混频器部分参数设置 （1）本振：在 Sources－Freq Domain palette 选一电压源，图 2 系统射频 前端参数设置由于接收机中频 为 0，故本振频率应和输入信号频率一致，这 里设为变量 LO＿freq，可以用 VAR 很方便地进行赋值，输出电 压功率设为 -20dBm，如图 3 所示。 （2）由于要将接收信号分为同相和正交两路，所以本振信号也要分为两 路，一路直接和接收信号混频， 一路先经移相器移相 90 度，再进入混频器 混频，所以还要用到移相器和功率分配器，它们都可以从 System －Passive palette 中找到。 （3）下变频部分的混频器选用 SySTem-Amps ＆ Mixerpalette 中的 behavioral Mixer，注意不要错选成 Mixer2，因为它是用来进行非线性分析的， 而 Mixer 才是用来进行频率转换的。将混频器的边带设为 LOWER ，增益为 10dB。 4．模拟基带部分参数设置
图 2 系统射频前端参数设置 图 3 混频器部分参数设置 图 4 模拟基带部分参数设置 接下来的模拟基带部分分为两条支路，每条都由一个信道选择低通滤波器、 基带放大器和自乘器级联而 成，如图 4 所示。信道选择低通滤波器采用 8 阶 巴特沃斯滤波器，－3dB 频率转折点为 10MHz，止带截点频率 为 20MHz， 期望得到 43dB 的邻道衰减。高通滤波器用于消除接收基带信号的直流分量。 基带放大器的增益 由外接电阻可调。最后在基带输出端加入端口 Term2 和 Term3
系统射频接口 ADS 仿真电路原理图及参数设定详细
讲解
1．系统仿真原理图 系统仿真原理图如图 1 所示。 图 1 系统射频接口 ADS 仿真原理图 2．射频前端参数设置 （1）最前端的 R
基于ADS仿真设计X波段五位数字移相器
基于ADS仿真设计X波段五位数字移相器凌伟;张玉兴【摘要】介绍了利用ADS进行X波段五位数字移相器的设计.描述了PIN管的开关特性、X波段五位数字移相器的电气特性、原理、电路设计及仿真情况.移相器采用PIN管管芯作为开关元件,5个移相位将呈线形级联布置.均方根相位误差小于3°,插入损耗在1.7～2.9 dB之间,回波损耗小于15 dB.仿真结果,满足要求.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)007【总页数】3页(P94-96)【关键词】X波段;移相器;PIN管;ADS【作者】凌伟;张玉兴【作者单位】电子科技大学,四川,成都,610054;电子科技大学,四川,成都,610054【正文语种】中文【中图分类】TN312.4;TN6231 引言微波移相器是一种微波控制电路，其主要作用是对微波信号的相位进行控制以满足系统的需要。
基于微波移相器广泛的应用领域，尤其是在军事方面的应用，进行高性能高移相精度的数字移相器的仿真研究就具有非常重要的意义。
Agilent公司的ADS软件具有完整的设计和仿真优化功能，能快速有效地设计仿真出需要的电路，可以大大提高设计的成功率，从而减轻设计者的工作量。
2 移相器设计2.1 本项目移相器主要性能参数指标工作频率：9.5～10.5 GHzRMS(均方根相位误差)：<3°插入损耗：<5 dB插入损耗最大变化：±1 dB回波损耗：<15 dB承受功率：≥20 W(连续波)2.2 PIN管开关特性PIN二极管作为开关元件进行控制，具有相移精度高、功率大、体积重量小、开关时间短、控制功率小、对温度变化的稳定性好等优点。
在正向偏置状态下，PIN二级管管芯的等效电路如图1(a)所示，其中Rj为I层的电阻,Cj为正向注入的载流子在I层边界上产生电荷储存所引起的扩散电容，Rf为电极和引线电阻。
在零偏和反向偏置状态下，PIN二级管管芯的等效电路较复杂，需根据电压的大小分情况讨论：(1) 在零偏压和反向电压较小时，小于穿通电压 VPT，其情形如图1(b)所示，其中耗尽区以电阻Rj和电容Cj并联来表示，非耗尽区以电阻Ri和电容Ci并联来表示，而Rf为电极和引线电阻。
ADS射频电路设计基础与典型应用解析
参数扫描控制器（PARAMETERSWEEP）：参数扫描控制器用来控制仿真中的扫面参数，这个扫描参数可以对多个仿真的仿真实例进行扫面。
节点设置（NdSet）和节点名（NdSetName）控件:节点设置和节点名控件用来设置直流仿真的相关节点以及节点名称，并可以设置插入节点处的参数电压等。
A．直流仿真控制器参数设置的操作步骤
在原理图的元件面板列表上选择【simulation-DC】项，原件面板上出现直流仿真的8个控件图标。
在直流仿真元件面板上单击直流仿真控制器（DC），然后再单击原理图的画图区，将直流仿真控制器插入原理图的画图区。单击工具栏中的按钮，结束当面命令。这时的原理图如图3所示是默认状态，在进行直流仿真前需要对其进行设置。
C.直流仿真控制器参数的显示
当设置完成直流仿真控制器中的参数后，可以在原理图中将设置结果显示出来。显示设置结果的操作步骤如下。
（三）直交流仿真参数的设置
1.直流仿真
在执行直流仿真前，需要对直流仿真器件的参数进行设置，软件是根据各个参数来执行仿真的。在直流仿真的8个控件中，只有直流仿真控制器是必须设置的，其他控件根据需要来觉得是否需要设置。下面介绍直流仿真中的相关参数并给出设置参数的方法。
（1）直流仿真控制器：在进行直流仿真前，需要将直流仿真参数插入原理图中并进行设置。
仿真参量
仿真参量用于控制仿真的状态信息提示和仿真结束保存等信息，仿真参量在直流仿真控制器设置窗口中的【Parameters】项中设置，仿真参量设置中的参数名称、参数含义和备注如表3所示。
ADS_HFSS教程
ADS_HFSS教程ADS（Advanced Design System）和HFSS（High FrequencyStructure Simulator）是Cadence公司开发的两种常用的射频电路设计和仿真工具。
ADS是一款集成化的电子设计自动化软件，用于射频、微波和高速数字电路的设计、仿真和验证。
HFSS是一款专业的高频电磁场仿真工具，可用于射频、微波和光学等应用领域。
ADS和HFSS的结合可以实现射频电路的全面设计和仿真，帮助工程师更快速、准确地设计和验证电路。
下面将介绍ADS和HFSS的基本使用方法和一些常见的设计案例。
一、ADS的基本使用方法：1. 创建项目：打开ADS软件，在菜单栏中选择"File"，然后选择"New"，创建一个新项目。
2. 添加设计：在新项目中，可以通过拖拽和导入等方式添加设计文件。
ADS支持多种文件格式，如Schematic、Layout和EM等。
3.连接设计：根据电路的结构，使用画线、添加引脚等方式来完成连接。
4.设计仿真：在设计完成后，可以通过点击仿真按钮，选择需要进行的仿真类型，如直流仿真、交流仿真或者时域仿真等。
5.仿真结果分析：仿真完成后，可以在仿真器窗口中查看电路的各种参数和波形图。
可以通过选择不同的分析器和参数来查看所需的仿真结果。
二、HFSS的基本使用方法：1. 创建项目：打开HFSS软件，在菜单栏中选择"File"，然后选择"New"，创建一个新项目。
2.建立几何模型：在新项目中，可以通过绘制几何体、导入设计文件或者使用内置的几何体来建立电路的物理模型。
3.定义边界条件：根据设计需求，设置边界条件，如固定边界、吸收边界、波端激励等。
4.定义材料属性：根据设计需要，设置材料的电磁特性，如介电常数、磁导率等。
5.定义激励：根据设计需求，设置输入端口的激励方式，如电流源、电压源或者波导口。
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ADS课程设计-- 射频控制电路移相器的设计燕山大学课程设计题目：射频控制电路移相器的设计学院（系）：理学院年级专业： 10 电子信息科学与技术学号：学生姓名：指导教师：教师职称：讲师副教授燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：理学院基层教学单位：10 电子信息科学与技术说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
月日燕山大学课程设计评审意见表射频控制电路移相器的设计摘要：设计了一个改进的负载型移相器，这类移相器设计简单，具有更小的开关时间和较低的激励功率，同时可以使回波损耗得到改善。
关键字：ADS；移相器；软件设计；EDADesigned of RF Phase Control CircuitAbstract:Improved design of a load type phase shifter, the phase shifter of such a simple design, with a smaller excitation switching time and lower power, while the return loss can be improved.Keywords:ADS;phase;software design;EDA 一、引言移相器是能够对波的相位进行调整的一种装置。
广泛应用于微波通信、雷达和测量系统中，它是一种二端口网络，用于提高输出和输入信号之间的相位差，由控制信号（电流偏置）来控制。
微波移相器是相阵控雷达、卫星通信、移动通信设备中的核心组件，它的工作它的工作频带、插入损耗直接影响着这些设备的抗干扰能力和灵敏度，以及系统的重量、体积和成本，因此宽带、低插损的移相器在军事上和民用卫星通信领域具有重要的意义。
电控移相器有足够的移相精度，移相稳定性高，不随温度、信号电平等变化；插入损耗小，端口驻波小，移相速度快，所需控制功率小。
二、原理移相器的分类比较复杂，不同种类的移相器的工作原理也有很大差别。
移相器是一种用来校正传输相位的微博组件，，它一般被分为数字移相器和模拟移相器。
数字移相器的相位移差值只能通过一些预定的离散值进行改变；而模拟移相器的相位差值可以通过相应的控制信号的连续变化以连续方式改变。
数字移相器在相控阵天线系统得到了广泛的应用。
相位控制信号加到真累的各个单元，使得辐射波束受控于电子扫面方向。
在微波频段设计数字移相器有两种不同方法。
第一种方法利用铁氧化磁性材料的可开关移相性能；另一种方法主要是采用半导体活MEMS器件。
一般来说，采用半导体活MEMS 器件的移相器与铁氧体移相器相比更紧凑，具有更小的开关时间和较低的激励功率。
采用半导体器件的移相器可以分为反射型移相器和传输型移相器。
在反射型移相器中，基本的设计单元是一端口网络，且其反射信号相移由控制信第 8 页共 26 页第 9 页 共 26 页号产生变化。
这种基本单端口移相器可用环流器，也可以用混合桥来变换成两端口原件。
由于容易集成，混合电桥耦合的反射型移相器更为常用。
至于单端口反射型移相器的设计，可以采用开关长度型和开关电抗型设计。
对于传输型半导体移相器，大致可以分为三类，即开关线型移相器，负载线型移相器和开关网络型移相器。
下面我们将进行一个改进的负载线型移相器的设计。
在电长度为90°的传输线两端并联电纳负载，可以使负载型移相器的回波损耗得到显著改善。
等效均匀线的长度为θe 。
设归一化电纳b=0.2，由电磁理论可得)(cos 1b e -=-θ b Z Z e 201-= |b|<1于是可得︒⇒-=-=5.1012.0cos eon on eon b θθ︒⇒=-=46.782.0cos offn off eoff b θθ所以有nH 9.92.04250109=⋅⨯⋅=⋅=πωB N L pF N f B C 159.050422.02109=⋅⨯⋅=⋅=ππ 三、设计要求1.工作频带为3-5 GHz ，中心频段为4 GHz2.采用并联电容形式时，4GHz 处两端口间的相位差为101°3.采用并联电感形式时，4GHz 处两端口间的相位差为78°四、仿真过程1.新建ADS 工程，新建原理图，在“TLines-Microstrip ”元器件面板列表中选择微带线“MLIN ”和“MSUB ”添加到原理图中。
如图1图12.双击“MSub”按照图2修改“MSUB”的参数。
第 10 页共 26 页图23.在工具栏菜单中调出【LineCale】对话框，计算微带线的数据。
如图3。
图3在左侧【Substrate Parameters】中填入上一步中“MSub”的数据，注意单位改为mm，【Component Parameters】中Freq改为4GHz，【Electrical】中Z=50 Ohm，E_Eff=90 deg。
设置完成后，单击“Syntheseze”按钮。
微带线0的参数就被软件计算出来，在【Physical】中。
W=0.600379mm，L=7.398350mm。
注意单位为mm。
4.更改微带线“MLIN”有关参数，在“Simulation-S_Param”元器件面板列表里选择S参数仿真控制器添加到原理图中。
在“Lumped-Components”元器件面板列表里选择两个电容“C”以及两个电感“L”添加到原理图中。
用导线将各元器件链接起来，并且加入接地点。
如图4。
从工具栏窗口中选择“Var”控件，添加到原理图中，并设置两个参数“L”与“C”且L=9.9，C=0.159图45.单击原理图工具栏按钮，依次单击两个电感。
使电感断路如图5。
图56.运行仿真，得到如下图6的结果。
图67.再次点击原理图工具栏按钮，一次点击两个电感与两个电容。
使电容断路，电感通路。
如图7图7 8.运行仿真，结果如下。
见图8图8五、误差分析及更改关闭电感，电容通路的时候，仿真回波损耗S11参数如下，图9关闭电容，电感通路的时候，仿真回波损耗S11参数如下，图10图10结论：可见两种方式的仿真结果中心频率都不在4GHz处。
参数计算都是正确的。
可能的原因是软件版本的不同跟计算机计算的方式不同。
调整：调整参数：更改微带线L=6.92 mm，如下图11仿真结果如下，图12图12由图可看出：更改参数后根据S21参数来看，本移相器基本符合要求，中心频率为4GHz，但是此参数下另外两个参数的情况却不太符合条件，如下图13图13且，在此参数下，关闭电容的仿真结果如下图 14图14另外两个参数如下图15图15由上图可看到插入损耗与4GHz处的相位差不符合要求。
至此，我们小组耗费了大量时间与精力，尝试了多种数据组合，找到了1.电感型移相器（关闭电容）微带线参数W=0.6 mm ，L=8.33 mm，L=5 nH，此情况下不考虑电容C的参数。
如下图16图16在此参数下关闭电容，仿真结果如下图17图17从图17可以看到各项仿真结果已经基本符合设计要求。
2.电容型移相器（关闭电感）微带线参数W=0.6 mm，L=6.47 mm，C=0.318 pF,不考虑电感参数。
如下图18图18此参数情况下的仿真结果如下图19图19如图所示，三个仿真结果基本符合设计要求。
六．结论用软件中的【LineCacl】计算出来的微带线参数实际仿真结果出来后并不符合设计要求，且相对应的，电感与电容的参数也应作更改。
符合要求的参数为：1.电感型（关闭电容）移相器微带线参数W=0.6 mm ，L=8.33 mm，且电感L=5 nH，此参数下的电感型移相器仿真结果基本符合设计要求。
2.电容型（关闭电感）移相器微带线参数为W=0.6 mm，L=6.47 mm，且电容C=0.318 pF，此参数下的电容型移相器仿真结果基本符合设计要求。
3.在我们小组更改参数的时候微带线参数对结果的影响比电感、电容的影响大，且电容型移相器中微带线L参数与电容C参数，跟中心频率成正相关，跟phase(S(2,1))成负相关；电感型移相器中微带线L参数与电感L参数，跟中心频率成负相关，跟phase(S(2,1))成正相关。
七．设计感想为期一个月的专业综合训练终于落下帷幕，一路走来磕磕碰碰，遇到了各种困难，在摸索中缓慢爬行。
由最初的遇到如此之大误差后的不知所措到最后慢慢开始习惯，更改参数重新来。
我学到了不少设计经验。
通过此次训练，我们真心体会到了理论与实践的差别，以及实践的重要性。
我们所有的设计都是通过软件仿真出来的结果，没有进行过实验，难免会有误差。
通过此次训练，我深深体会到耐心与细心的重要性。
在设计过程中，由于软件仿真不成功，吃了不少苦头，原理图一换再换，参数一改再改。
上网查找了许多资料，尝试了多种参数组合。
去图书馆借阅了些书籍，才整理出点眉目。
好不容易波形有些靠谱，却总是相差那么一点点，每每优化后的图形都差强人意。
日子如流水哗啦啦流逝，可是我们的设计却停滞不前，一再挣扎，组后总算设计出符合要求的移相器。
通过此次专业综合训练我更加觉得团队合作的重要性，在我们的设计进入攻坚阶段的时候，我一度想放弃，但是是我的团队给了我继续下去的力量。
相传佛教创始人释迦牟尼曾问他的弟子：“一滴水怎样才能不干涸？”弟子们面面相觑，无法回答。
释迦牟尼说：“把它放到大海里去。
”这说明，个人再完美，也就是一滴水；一个团队、一个优秀的团队就是大海。
一个有高度竞争力的组织，包括企业，不但要求有完美的个人，更要有完美的团队。
八．参考资料[1]徐兴福.ADS2008射频仿真电路设计.电子工业出版社.2009[2]黄玉兰.ADS射频电路设计基础与典型应用. 人民邮电出版社，2010.1[3]陈艳华李朝晖夏玮.ADS应用详解——射频电路设计与仿真人民邮电出版社。