如何用ADS建立一個(gè)接收系統(tǒng)仿真

1.建立一個(gè)新的系統(tǒng)項(xiàng)目和原理圖

2. 建立一個(gè)由行為模型構(gòu)成的RF接收系統(tǒng)

a．Butterworth濾波器：在元件模型列表窗口中找到帶通濾波器項(xiàng)目Filters-Bandpass。插入一個(gè)Butterworth濾波器。設(shè)定為：中心頻率Fcenter＝1.9GHz。通帶帶寬BWpass＝200MHz，截止為BWstop＝1GHz。

b． 放大器：在元件模型列表窗口中找到System-Amps&Mixers項(xiàng)目，插入放大器Amplifier。設(shè)定S21＝dbpolar（20，0）。

c．插入S參數(shù)分析模型。

關(guān)于Butterworth濾波器請注意－Butterworth濾波器的行為模型是理想情況的，所以在通帶內(nèi)沒有波紋。換成濾波器和放大器的電路模型以后，會(huì)產(chǎn)生波紋。對于帶波紋的系統(tǒng)濾波器，可以采用橢圓濾波器的行為模型。

接下來要往系統(tǒng)中添加混頻器和本振LO的行為模型。

d． 在元件模型列表窗口中找到System-Amps&Mixers項(xiàng)目，在功放amp輸出口插入一個(gè)混頻器Mixer的行為模型，注意是插入Mixer而不是Mixer2。Mixer2是用于非線性分析的。

e． 設(shè)定混頻器Mixer ConvGain＝dbpolar（3，0）。這里dbpolar是極坐標(biāo)表示，代表3dB。設(shè)定Mixer SideBand＝LOWER，設(shè)定取混頻器兩個(gè)輸出的低端。

f． 可以按F5鍵，再點(diǎn)擊原理圖上的組件圖形，移動(dòng)組件的文字。

g． 在元件模型列表窗口中找到Sources-Freq Domain項(xiàng)目，插入V_1Tone源和上圖中標(biāo)出的50ohm電阻和地，這樣可以提供100MHz的中頻輸出。

h． 如圖所示，在混頻器的輸出口加一個(gè)低通Bessel濾波器（在元件模型列表窗口中的Filters-Lowpass項(xiàng)目中），設(shè)置Fpass＝200MHz。

i． 在port2放一個(gè)端口Term。最終的系統(tǒng)電路如下所示：

3.設(shè)置一個(gè)帶頻率轉(zhuǎn)換的S參數(shù)模擬

a． 插入控制齒輪，設(shè)定模擬參數(shù)為：1GHz到3GHz，step步長為100MHz。

b． 編輯模擬控制器，在Parameters標(biāo)簽內(nèi)選上Enable AC frequency conversion。

c． 在Display標(biāo)簽內(nèi)選擇FreqConversion和FreqConversionPort兩項(xiàng)，讓它們在原理圖中顯示出來。

此時(shí)，仿真控件變?yōu)椋?/p>

d． 點(diǎn)擊Simulate>Simulation Setup。當(dāng)對話框出現(xiàn)，把缺省的dataset名稱改為rf_sys_10dB，代表該系統(tǒng)有10dB的放大器增益。

e． 點(diǎn)擊Apply和Simulate開始模擬。

4 畫出S21數(shù)據(jù)

a． 在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)網(wǎng)格顯示的S21圖形。

b． 把一個(gè)三角標(biāo)記放到1900MHz的線上。增益為混頻器的轉(zhuǎn)換增益減去因?yàn)槭湓斐傻囊恍p耗。

5.提高增益，再模擬，繪制出另一條曲線

a． 回到原理圖，改變放大器增益S21到20dB。

b． 點(diǎn)擊Simulate>Simulation Setup，改dataset名稱為rf_sys_20dB。點(diǎn)擊Apply，開始模擬。

c． 當(dāng)模擬結(jié)束以后，你會(huì)被提醒是否改變?nèi)笔ataset，回答No。

d． 雙擊編輯已經(jīng)有的10dB線。當(dāng)對話框出現(xiàn)，點(diǎn)擊下拉框查看可用的datasets和等式，選擇rf_sys_20dB dataset。

e． 選擇顯示S21數(shù)據(jù)，單位選dB，讓S21在數(shù)據(jù)顯示窗口顯示，注意整個(gè)dataset的路徑會(huì)顯示出來，因?yàn)樗皇侨笔ataset。

f． 把新的三角標(biāo)志放到新的線上，選擇所有的標(biāo)志，點(diǎn)擊命令Marker>Delta Mode On，看看兩個(gè)模擬之間10dB的差值。保存。

6. 設(shè)置一個(gè)RF源和一個(gè)帶相位噪聲的本振LO

接下來演示如何使用諧波平衡模擬器模擬振蕩器的行為模型帶來的相位噪聲。

a． 用新名稱rf_sys_phnoise保存當(dāng)前的原理圖。

b． 在已經(jīng)保存的原理圖中，刪除S_param simulation controller就是那個(gè)齒輪，V_1Tone 本振源LO source，50ohm電阻和地。

c． 用P_1Tone（在Simulation-LSSP中）源更換port1Term，設(shè)定功率和頻率如下：Freq＝1.9GHz，P＝polar（dbmtow（－40），0）。注意polar與dbpolar單位不同，把源的名稱改為RF_source，Num＝1；

d． 利用快捷鍵在輸出端插入一個(gè)線標(biāo)記Vout（節(jié)點(diǎn)），完成后的原理圖如下：

e． 在元件模型列表窗口中找到Sources-Freq Domain項(xiàng)目，插入OSCwPhNoise，連接到混頻器mixer上。設(shè)定Freq＝1.8GHz，修改PhaseNoise list如下圖所示。OSCwPhNoise已經(jīng)自帶了50ohm電阻注意這和『2』節(jié)中的V_1Tone加50ohm的電阻的功能類似，就是多了相位噪聲。

7.設(shè)置一個(gè)諧波噪聲控制器

a． 在元件模型列表窗口中找到Simulation-HB項(xiàng)目，在原理圖上插入噪聲控制器NoiseCon。

注意：NoiseCon組件和HB諧波模擬一齊使用。它便于你把模擬控制和噪聲測量分開。你也可以在僅僅使用一個(gè)HB控制器的情況下，為不同的噪聲測量設(shè)定和使用多個(gè)噪聲控制。

b．Freq tab頻率標(biāo)簽－編輯Noise Con－設(shè)定Sweep Type為log，范圍從10Hz到10KHz，步長5。

c． 在 Nodes tab標(biāo)簽中點(diǎn)擊Pos Node下拉框，選擇Vout節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊Add按鈕。噪聲控制器同其它的ADS組件一樣，能夠在原理圖中修改節(jié)點(diǎn)的名稱。

d． 在PhaseNoise標(biāo)簽中選擇相位噪聲類型Phose Noise Type為Phase Noise spectrum，設(shè)定載頻carrier Frequency為100MHz。這是帶由LO引入的相位噪聲的中頻頻率。

e． 在顯示標(biāo)簽Display tab中把如下圖示出的項(xiàng)目顯示在原理圖上，并作出相應(yīng)的修改。

最后顯示的噪聲控制器設(shè)置如下圖所示。

8.設(shè)置諧波模擬

a． 在元件模型列表窗口中找到Simulation-HB項(xiàng)目，在原理圖中插入HB模擬控制器。

b． 編輯HB控制器（雙擊）。把缺省的頻率值改為1.8GHz，點(diǎn)擊Apply。然后增加RF頻率1.9GHz，點(diǎn)擊Apply。

c． 在Display標(biāo)簽中，讓MaxOrder顯示出來，點(diǎn)擊Apply。

注? 意：你只需要在控制器中指定本振LO的頻率（1.8GHz）和RF頻率（1.9GHz）。不需要指定其它的頻率，因?yàn)镺rder（諧波）和Maximum order（混頻產(chǎn)物）的缺省值將計(jì)算電路中其它的tones，包括100MHz的中頻IF。

d． 如下圖所示，在NoiseCon標(biāo)簽中選擇NoiseCons。然后使用Edit按鈕選擇NC1為你設(shè)定的Noise Con的實(shí)例名稱。點(diǎn)擊Add和Apply。

e． 在顯示Display標(biāo)簽的HB Display標(biāo)簽中，選擇下圖項(xiàng)目顯示在原理圖上。

完整的原理圖如下所示，在開始模擬之前，檢查是否相符：

9. 模擬并畫出響應(yīng)：pnmx和Vout

a． 插入一個(gè)rectangular繪制pnmx。使用Plot Options設(shè)定X軸的單位為Log。插入一個(gè)三角標(biāo)記觀察頻偏。插入一個(gè)rectangular繪制Vout，單位設(shè)定為dBm，在中頻信號100MHz處放一個(gè)三角標(biāo)記。輸入功率為－40dBm，加上23dB的功放增益和轉(zhuǎn)換增益，輸出為圖中所示的－17dBm。

b． 儲存。你現(xiàn)在已經(jīng)完成了設(shè)計(jì)RF接收器的第一步，在下面的章節(jié)中，你將用電路替換系統(tǒng)模型組件。

10.選學(xué)——SDD（符號定義元件）仿真

SDD允許你對一個(gè)線性或非線性元件節(jié)點(diǎn)的特性以方程形式說明。本步驟中，你將對一個(gè)3端口SDD輸出端的和與差用一個(gè)簡單的線性方程來描述。

a. 用命令Save Design As對當(dāng)前設(shè)計(jì)（rf_sysy_phnoise）命名為：rf_sys_sdd。

b. 刪除電路中的特性混頻器。

c. 從Eqn based Nonlinear面板中調(diào)出3 port SDD放在原理圖上。在mixer上，負(fù)端與地相連，如下圖所示。

d. 在文本框中直接插入光標(biāo)，修改[2，0]值，加入“-_v1*_v3”，即減去混頻端開口的RF[_v1]和LO(_v3)，保留IF(_v2)電壓值。此時(shí)SDD就是一個(gè)無轉(zhuǎn)換增益的mixer，在輸出端會(huì)輸出差頻與和頻。

e. 對Vout的頻譜進(jìn)行仿真，繪圖。如下圖所示。

因?yàn)闆]有轉(zhuǎn)換增益，IF信號電平很低。同時(shí)產(chǎn)生差頻與和頻。盡管如此，SDD對特性描述很有用，而且，可以寫出復(fù)雜但較合適的方程。這需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。

f. 運(yùn)行瞬態(tài)仿真（仿真步驟如下），并將結(jié)果與使用Fs函數(shù)dBm(fs(Vout))的HB結(jié)果進(jìn)行對比。

g. 保存設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。

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