『壹』 (射頻電路設計)關於在ADS中模擬和做實際做電路板時候碰到的問題
ADS裡面的自動優化肯定不能作為最後的器件參數,得考慮到實際存在的情況,再說ADS裡面的自動優化功能,軟體計算出來的參數並不是最好的,你可以在它優化好了後再進行模擬,回發現還是不很很理想,都得手工慢慢的調,我以前用的時候自動優化後還得手工調整才能達到理想的參數指標。
你用自動優化是不是想進行網路特性阻抗的匹配?假如是要做特性阻抗匹配的話,最好是先人工計算一下網路的器件組成及各個參數,然後再將計算出的網路在ADS裡面進行模擬,這樣的話會精確一些。
『貳』 MATLAB在射頻電路設計中的應用怎麼樣
本書以MATLAB
2012a版本中的RF(射頻)工具箱2.9為基礎,以眾多的例子說明RF工具箱中的RF對象模型、對象操作方法和函數在RF電路設計中的應用。全書共
10章,第1章簡要介紹MATLAB的基礎和RF工具箱,並給出說明工作流程的完整示例。第2章介紹RF工具箱中RF數據的計算、存儲、提取、可視化和輸
出方法。其後各章以RF工具箱的RF電路對象模型為主線,將函數和對象操作方法融入其中,以例子說明它們在RF電路元件集成、參數計算和模擬方面的應用,
主要內容有二埠網路、傳輸線、射頻濾波器、Smith圓圖、匹配網路、射頻放大器設計、混頻器、射頻分析的圖形用戶界面等。
內容簡介
藉助模擬軟體及大量例題學習RF理論技術,使讀者理解透徹;針對MATLAB 的RF工具箱2.9,功能強大,應用便利,滿足實戰要求。
作者簡介
陳其昌,畢業至今,一直在廣電總局761台從事設備調試及技術保障工作。著作方向:RF技術,MATLAB。主要著作出版情況:單位培訓講義《MATLAB在RF電路中的應用》。
『叄』 射頻電路設計的熱量分析
熱量管理是所有電路設計人員都關心的一個問題,特別是針對大信號時。在射頻/微波電路中,大信號常見於功率放大器和系統發送端元件。不管是連續波(CW)信號還是脈沖信號,如果產生的熱量得不到有效疏導,它們都將導致印製電路板(PCB)上和系統中的熱量積聚。對電子設備來說,發熱意味著工作壽命的縮短。
防止電路熱量積聚需要一定的想像力:可以想像成熱量從一個熱源(如功率晶體管)流向一個目的地(如散熱片或設備底座)。
理解熱量在系統各射頻/微波元件中是如何產生的也有助於熱量分析。例如,功率放大器發熱不是僅因其工作在大功率級,諸如放大器效率、放大器輸出端的阻抗匹配(VSWR)以及源自放大器輸出的熱路徑等因素都會影響放大器熱量的產生。盡管具有50%效率的功率放大器似乎已經很不錯,但這也會浪費掉系統供給它的一半能量,其中大部分以熱量的形式損失掉了。
除功率放大器外,像濾波器和功率分配器這樣的無源器件的插入損耗以及元件、同軸電纜和其它互連器件連接處的阻抗不匹配(高VSWR)也會導致「散熱障礙」.高效的熱管理需要了解熱量從源(例如放大器)流過所有連接電纜和其它元件再到散熱終點的熱量流動過程。
在電路層面,熱管理也是放大器自身的一個問題,因為熱量從放大器的有源器件向外流動--有些熱量通過電路板材料,有些進入周圍元件,有些流入電路板上下方周圍的空氣。理想情況下,可以提供一條讓熱量從有源器件正確地散發出來的路徑,因為這些器件周圍的熱量積聚也會縮短它們的工作壽命。此外,這些熱量可能對某些器件造成有害影響,比如在硅雙極型晶體管中溫度的不斷上升,即通常所說的「熱失控」.
在散熱不當的情況下,有些器件相比其它器件更易受到損壞。例如,GaAs半導體襯底的導熱率大約只有硅器件的三分之一。在高溫下,GaAs晶體管也可能遭受記憶效應的影響(也就是說即使溫度已經下降,器件仍可能工作在高溫時的特定增益狀態),進而導致器件線性性能變差。
熱量分析實質上是基於對器件或電路中使用的不同材料的研究,以及這些材料的熱阻或其對熱量流動的阻力。當然,反過來說就是材料的導熱率,這是衡量材料導熱能力的一個指標。熱材料(比如導熱膠和電路板材料)的數據手冊中一般都列有這一參數,參數值越高,代表這種材料處理大功率級和發熱量的能力就越高。
熱阻可以用溫度變化(該數值是作為所採用功率的函數)來描述,通常單位為℃/W.在為器件、電路板和系統建立熱量模型時,必須考慮所有熱效應的影響,這不僅包括器件的自發熱效應,還包括其對周邊器件的影響。由於這些交互作用的存在,熱建模一般是通過構建一個帶有全部發熱器件的熱矩陣來完成的。
在電路上,即使像電容這樣的無源電路元件也可能對散熱起作用。當然,為了使系統能考慮到所有的熱量規劃,正確的熱量設計應從PCB級和選擇最適合特定電路設計中功率和熱量等級的PCB層壓材料開始。在選擇電路板層壓材料時,不應只是簡單地選擇具有最高導熱率的材料,還需要考慮在不同溫度下的電氣和機械穩定性。
例如,層壓板可由其在所有三個方向(長、寬、厚)上的熱膨脹系數(CTE)以及介電常數的熱系數來描述。第一個參數代表了材料隨溫度變化而膨脹或收縮的程度,而第二個參數表明了介電常數隨溫度的變化情況。第一個參數對可靠性有很大影響,而第二個參數可能引起介電常數在不同溫度下發生偏離,最終導致微帶電路中的阻抗發生變化(例如,這種變化可能改變帶通濾波器的中心頻率)。
由於很多系統(包括商業通信和戰術軍事系統)都需要具有高可靠性和穩定的電氣性能,電路板材料供應商近年來非常關注熱管理問題,開發出的材料不僅能夠處理類似功率放大器等電路中的較高功率級,而且在高溫下不會發生電氣性能改變。下圖材料整合了穩定的機械與電氣性能以及導熱性能,因此可作為高頻功率放大器的理想材料。
圖:新開發的RT/roid 6035HTC電路材料用來滿足設計人員對改善高溫性能的需求。
『肆』 把射頻、中頻、低頻電路部分部署在同一PCB上,怎麼選擇PCB材質如何防止信號干擾使用什麼軟體設計
混合電路設計是一個很大的問題。很難有一個完美的解決方案。一般射頻電路在系統中都作為一個獨立的單板進行布局布線,甚至會有專門的屏蔽腔體。而且射頻電路一般為單面或雙面板,電路較為簡單,所有這些都是為了減少對射頻電路分布參數的影響,提高射頻系統的一致性。相對於一般的FR4材質,CAM代工建議射頻電路板傾向與採用高Q值的基材,這種材料的介電常數比較小,傳輸線分布電容較小,阻抗高,信號傳輸時延小。在混合電路設計中,雖然射頻,數字電路做在同一塊PCB上,但一般都分成射頻電路區和數字電路區,分別布局布線。之間用接地過孔帶和屏蔽盒屏蔽。
Mentor的板級系統設計軟體,除了基本的電路設計功能外,還有專門的RF設計模塊。在RF原理圖設計模塊中,提供參數化的器件模型,並且提供和EESOFT等射頻電路分析模擬工具的雙向介面;在RFLAYOUT模塊中,提供專門用於射頻電路布局布線的圖案編輯功能,也有和EESOFT等射頻電路分析模擬工具的雙向介面,對於分析模擬後的結果可以反標回原理圖和PCB。同時,利用Mentor軟體的設計管理功能,可以方便的實現設計復用,設計派生,和協同設計。大大加速混合電路設計進程。其中手機板是典型的混合電路設計,很多大型手機設計製造商都利用Mentor加安傑倫的eesoft作為設計平台。
『伍』 如何自學掌握射頻電路設計的能力
本書以MATLAB2012a版本中的RF(射頻)工具箱2.9為基礎,以眾多的例子說明RF工具箱中的RF對象模型專、對象操作方法和函數在RF電路設屬計中的應用。全書共10章,第1章簡要介紹MATLAB的基礎和RF工具箱,並給出說明工作流程的完整示例。第2章介紹RF工具箱中RF數據的計算、存儲、提取、可視化和輸出方法。其後各章以RF工具箱的RF電路對象模型為主線,將函數和對象操作方法融入其中,以例子說明它們在RF電路元件集成、參數計算和模擬方面的應用,主要內容有二埠網路、傳輸線、射頻濾波器、Smith圓圖、匹配網路、射頻放大器設計、混頻器、射頻分析的圖形用戶界面等。內容簡介藉助模擬軟體及大量例題學習RF理論技術,使讀者理解透徹;針對MATLAB的RF工具箱2.9,功能強大,應用便利,滿足實戰要求。作者簡介陳其昌,畢業至今,一直在廣電總局761台從事設備調試及技術保障工作。著作方向:RF技術,MATLAB。主要著作出版情況:單位培訓講義《MATLAB在RF電路中的應用》。
『陸』 ADS2008射頻電路設計與模擬實例的圖書目錄
第1章 ADS2008簡介
1.1 ADS與其他電磁模擬軟體比較
1.2 ADS2008的新功能及其安裝
1.2.1 概述
1.2.2 ADS2008的新功能
1.2.3 ADS2008的安裝
第2章 ADS2008界面與基本工具
2.1 ADS工作窗口
2.1.1 主窗口
2.1.2 原理圖窗口
2.1.3 數據顯示窗口
2.1.4 Layout版圖工作窗口
2.2 ADS基本操作
2.2.1 ADS原理圖參數設置
2.2.2 ADS工程的相關操作
2.2.3 下載和安裝DesignKit
2.2.4 搜索ADS中的範例
2.2.5 ADS模板的使用
2.3 ADS的主要模擬控制器
2.3.1 直流(DC)模擬控制器
2.3.2 交流(AC)模擬控制器
2.3.3 S參數模擬控制器
2.3.4 諧波平衡(HB)模擬控制器
2.3.5 大信號S參數(LSSP)模擬控制器
2.3.6 增益壓縮(XDB)模擬控制器
2.3.7 包絡(Envelope)模擬控制器
2.3.8 瞬態(Transient)模擬控制器
第3章 匹配電路設計
3.1 引言
3.2 匹配的基本原理
3.3 SmithChartUtilityTool說明
3.3.1 打開SmithChartUtility
3.3.2 SmithChartUtility界面介紹
3.3.3 菜單欄和工具欄
3.3.4 SmithChartUtility作圖區
3.3.5 SmithChartUtility頻率響應區
3.4 用分立電容電感匹配實例
3.5 微帶線匹配理論基礎
3.5.1 微帶線參數的計算
3.5.2 微帶單枝短截線匹配電路
3.5.3 微帶雙枝短截線匹配電路
3.6 LineCacl簡介
3.7 微帶單枝短截線匹配電路的模擬
3.8 微帶雙枝短截線匹配電路的模擬
第4章 濾波器的設計
4.1 濾波器的基本原理
4.1.1 濾波器的主要參數指標
4.1.2 濾波器的種類
4.2 LC濾波器設計
4.2.1 新建濾波器工程和設計原理圖
4.2.2 設置模擬參數和執行模擬
4.3 ADS中的濾波器設計向導工具
4.3.1 濾波器設計指標
4.3.2 濾波器電路的生成
4.3.3 集總參數濾波器轉換為微帶濾波器
4.3.4 Kuroda等效後模擬
4.4 階躍阻抗低通濾波器的ADS模擬
4.4.1 低通濾波器的設計指標
4.4.2 低通原型濾波器設計
4.4.3 濾波器原理圖設計
4.4.4 模擬參數設置和原理圖模擬
4.4.5 濾波器電路參數優化
4.4.6 其他參數模擬
4.4.7 微帶濾波器版圖生成與模擬
第5章 低雜訊放大電路設計
5.1 低雜訊放大器設計理論基礎
5.1.1 低雜訊放大器在通信系統中的作用
5.1.2 低雜訊放大器的主要技術指標
5.1.3 低雜訊放大器的設計方法
5.2 LNA設計實例
5.2.1 下載並安裝晶體管的庫文件
5.2.2 直流分析DCTracing
5.2.3 偏置電路的設計
5.2.4 穩定性分析
5.2.5 雜訊系數圓和輸入匹配
5.2.6 最大增益的輸出匹配
5.2.7 匹配網路的實現
5.2.8 版圖的設計
5.2.9 原理圖-版圖聯合模擬(co-simulation)
第6章 功率放大器的設計
6.1 功率放大器基礎
6.1.1 功率放大器的種類
6.1.2 放大器的主要參數
6.1.3 負載牽引設計方法
6.1.4 PA設計的一般步驟
6.1.5 PA設計參數
6.2 直流掃描
6.2.1 插入掃描模板
6.2.2 放入飛思卡爾元件模型
6.2.3 掃描參數設置
6.2.4 模擬並顯示數據
6.3 偏置及穩定性分析
6.3.1 原理圖的建立
6.3.2 穩定性分析
6.3.3 穩定措施
6.3.4 加入偏置電路
6.4 負載牽引設計Load-Pull
6.4.1 插入Load-Pull模板
6.4.2 確定Load-Pull的范圍
6.4.3 確定輸出的負載阻抗
6.5 運用Smith圓圖進行匹配
6.5.1 匹配電路的建立
6.5.2 用實際元件替換輸出匹配電路
6.6 Source-Pull
6.7 電路優化設計
6.7.1 諧波平衡模擬
6.7.2 優化輸入/輸出匹配網路
6.8 電路參數的測試
6.8.1 建立模型
6.8.2 IMD3和IMD5的測試
6.9 印製電路板圖
6.9.1 生成印製電路板圖
6.9.2 導出DXF文件
第7章 混頻器設計
7.1 混頻器技術基礎
7.1.1 基本工作原理
7.1.2 混頻器的性能參數
7.1.3 Gilbert混頻器簡介
7.1.4 一個實際的BJTGilbert混頻器
7.2 混頻器設計與模擬實例
7.2.1 技術參數及設計目標
7.2.2 模型的提取
7.2.3 拓撲結構
7.2.4 頻譜和雜訊系數的模擬
7.2.5 本振功率對雜訊系數和轉換增益的影響
7.2.6 1dB功率壓縮點的模擬
7.2.7 三階交調的模擬
第8章 頻率合成器設計
8.1 鎖相環技術基礎
8.1.1 基本工作原理
8.1.2 鎖相環系統的性能參數
8.1.3 環路濾波器的計算
8.2 鎖相環設計與模擬實例
8.2.1 ADF4111晶元介紹
8.2.2 案例參數及設計目標
8.2.3 應用ADS進行PLL設計
第9章 功分器與定向耦合器設計
9.1 引言
9.2 功分器技術基礎
9.2.1 基本工作原理
9.2.2 功分器的基本指標
9.3 功分器的原理圖設計、模擬與優化
9.3.1 等分威爾金森功分器的設計指標
9.3.2 建立工程與設計原理圖
9.3.3 基板參數設置
9.3.4 功分器原理圖模擬
9.3.5 功分器電路參數的優化
9.4 功分器的版圖生成與模擬
9.4.1 功分器版圖的生成
9.4.2 功分器版圖的模擬
9.5 定向耦合器技術基礎
9.5.1 基本工作原理
9.5.2 定向耦合器的基本指標
9.6 定向耦合器的原理圖設計、模擬與優化
9.6.1 Lange耦合器的設計指標
9.6.2 建立工程與設計原理圖
9.6.3 微帶的參數設置
9.6.4 Lange耦合器的參數設置
9.6.5 Lange耦合器的原理圖模擬
9.6.6 Lange耦合器的參數優化
9.7 功分器的版圖生成與模擬
9.7.1 Lange耦合器版圖的生成
9.7.2 Lange耦合器的模擬
第10章 射頻控制電路設計
10.1 衰減器的設計
10.1.1 衰減器基礎
10.1.2 有源衰減器的設計及模擬
10.2 移相器的設計
10.2.1 移相器基礎
10.2.2 移相器的ADS模擬
10.3 射頻開關的設計
10.3.1 射頻開關基礎
10.3.2 PIN開關的ADS模擬實例
第11章 RFIC電路設計
11.1 RFIC介紹
11.2 共源共柵結構放大器理論分析
11.3 共源共柵放大器IC設計ADS實例
11.3.1 共源共柵放大器IC設計目標一
11.3.2 共源共柵放大器IC設計目標二
11.3.3 共源共柵放大器IC設計目標三
第12章 TDR瞬態電路模擬
12.1 時域反射儀原理及測試方法
12.1.1 TDR原理說明及系統構成
12.1.2 TDR應用於傳輸線阻抗的測量原理
12.2 TDR電路的瞬態模擬實例
12.2.1 利用ADS模擬信號延遲
12.2.2 通過TDR模擬觀察傳輸線特性
12.2.3 結合LineCalc對傳輸線進行匹配分析
12.3 TDR模擬中利用Momentum建模的實例
12.3.1 TDR一般瞬態模擬過程
12.3.2 利用Momentum的TDR模擬過程
第13章 通信系統鏈路模擬
13.1 通信系統指標解析
13.1.1 雜訊
13.1.2 靈敏度
13.1.3 線性度
13.1.4 動態范圍
13.2 系統鏈路設計
13.2.1 傳播模型
13.2.2 鏈路計算實例
13.3 ADS常用鏈路預算工具介紹
13.3.1 BUDGET控制器
13.3.2 混頻器及本振
13.3.3 AGC環路預算工具
13.4 一個簡單系統的鏈路預算
13.4.1 輸入埠
13.4.2 第一級濾波器
13.4.3 第一級放大器
13.4.4 本振及混頻
13.4.5 第二級濾波器
13.4.6 第二級放大器
13.4.7 BUDGET控制器設置
13.4.8 整體電路圖
13.4.9 模擬結果及分析
13.5 AGC自動增益控制
13.5.1 無導頻模式下的功率控制
13.5.2 有導頻模式下的功率控制
13.6 鏈路參數掃描
13.6.1 功率掃描
13.6.2 頻率掃描
13.7 鏈路預算結果導入Excel
13.7.1 控制器設置
13.7.2 Excel操作
第14章 Momentum電磁模擬
14.1 矩量法
14.2 微帶濾波器設計
14.2.1 三腔微帶環形帶通濾波器
14.2.2 微帶濾波器的優化設計
第15章 微帶天線模擬實例
15.1 天線基礎
15.2 微帶貼片天線模擬實例
15.3 微帶縫隙天線模擬實例
15.4 優化設計
15.5 無線通信中的雙頻天線設計實例
『柒』 問大家一下CMOS射頻集成電路和MMIC哪個更有前途
當然不是數字集成電路了是模擬電路目前多為cmos工藝 推薦你本書本書是《CMOS射頻集成電路設計》的第二版,這本被譽為射頻集成電路設計的指南書全面深入地介紹了設計千兆赫茲(GHz)CMOS射頻集成電路的細節。本書首先簡要介紹了無線電發展史和無線系統原理;在回顧集成電路元件特性、MOS器件物理和模型、RLC串並聯和其他振盪網路以及分布式系統特點的基礎上,介紹了史密斯圓圖、S參數和帶寬估計技術;著重說明了現代高頻寬頻放大器的設計方法,詳細討論了關鍵的射頻電路模塊,包括低雜訊放大器(LNA)、基準電壓源、混頻器、射頻功率放大器、振盪器和頻率綜合器。對於射頻集成電路中存在的各類雜訊及雜訊特性(包括振盪電路中的相位雜訊)進行了深入的探討。本書最後考察了收發器的總體結構並展望了射頻電路未來發展的前景。書中包括許多非常實用的電路圖和其他插圖,並附有許多具有啟發性的習題,因此是高年級本科生和研究生學習有關射頻電子學方面課程的理想教科書,對於從事射頻集成電路設計或其他領域實際工作的工程技術人員也是一本非常有益的參考書。
『捌』 如何在理解大信號S參數,如何模擬得到大信號S參數
對於高頻電路,需要採用網路法來進行分析,此時需要用到S參數。可以使用元器件廠家的S參數也可以自己搭建測試電路使用網路分析儀來測得S參數。要想深刻的理解S參數,需要具備足夠的高頻電子電路的基礎知識。
在進行射頻、微波等高頻電路設計時,節點電路理論已不再適用,需要採用分布參數電路的分析方法,這時可以採用復雜的場分析法,但更多地時候則採用微波網路法來分析電路,對於微波網路而言,最重要的參數就是S參數。在個人計算機平台邁入GHz階段之後,從計算機的中央處理器、顯示界面、存儲器匯流排到I/O介面,全部走入高頻傳送的國度,所以現在不但射頻通信電路設計時需要了解、掌握S參數,計算機系統甚至消費電子系統的設計師也需要對相關知識有所掌握。
S參數的作用S參數的由來和含義
在低頻電路中,元器件的尺寸相對於信號的波長而言可以忽略(通常小於波長的十分之一),這種情況下的電路被稱為節點(Lump)電路,這時可以採用常規的電壓、電流定律來進行電路計算。其迴路器件的基本特徵為:
具體來說S參數就是建立在入射波、反射波關系基礎上的網路參數,適於微波電路分析,以器件埠的反射信號以及從該埠傳向另一埠的信號來描述電路網路。
針對射頻和微波應用的綜合和分析工具幾乎都許諾具有用S參數進行模擬的能力,這其中包括安捷倫公司的ADS(Advanced Design System),ADS被許多射頻設計平台所集成。
在進行需要較高頻率的設計時,設計師必須利用參數曲線以及預先計算的散射參數(即S-參數)模型,才能用傳輸線和器件模型來設計所有物理元件。
電阻:能量損失(發熱)
電容:靜電能量
電感:電磁能量
但在高頻微波電路中,由於波長較短,組件的尺寸就無法再視為一個節點,某一瞬間組件上所分布的電壓、電流也就不一致了。因此基本的電路理論不再適用,而必須採用電磁場理論中的反射及傳輸模式來分析電路。元器件內部電磁波的進行波與反射波的干涉失去了一致性,電壓電流比的穩定狀態固有特性再也不適用,取而代之的是「分布參數」的特性阻抗觀念,此時的電路被稱為分布(Distributed) 電路。分布參數迴路元器件所考慮的要素是與電磁波的傳送與反射為基礎的要素,即:
反射系數
衰減系數
傳送的延遲時間
分布參數電路必須採用場分析法,但場分析法過於復雜,因此需要一種簡化的分析方法。微波網路法廣泛運用於微波系統的分析,是一種等效電路法,在分析場分布的基礎上,用路的方法將微波元件等效為電抗或電阻器件,將實際的導波傳輸系統等效為傳輸線,從而將實際的微波系統簡化為微波網路,把場的問題轉化為路的問題來解決。
一般地,對於一個網路有Y、Z和S參數可用來測量和分析,Y稱導納參數,Z稱為阻抗參數,S稱為散射參數;前兩個參數主要用於節點電路,Z和Y參數對於節點參數電路分析非常有效,各參數可以很方便的測試;但在處理高頻網路時,等效電壓和電流以及有關的阻抗和導納參數變得較抽象。與直接測量入射、反射及傳輸波概念更加一致的表示是散射參數,即S參數矩陣,它更適合於分布參數電路。S參數被稱為散射參數,暗示為事務分散為不同的分量,散射參數即描述其分散的程度和分量的大小。
具體來說S參數就是建立在入射波、反射波關系基礎上的網路參數,適於微波電路分析,以器件埠的反射信號以及從該埠傳向另一埠的信號來描述電路網路。同N埠網路的阻抗和導納矩陣那樣,用散射矩陣亦能對N埠網路進行完善的描述。
阻抗和導納矩陣反映了埠的總電壓和電流的關系,而散射矩陣是反映埠的入射電壓波和反射電壓波的關系。散射參量可以直接用網路分析儀測量得到,可以用網路分析技術來計算。只要知道網路的散射參量,就可以將它變換成其它矩陣參量。
下面以二埠網路為例說明各個S參數的含義,如圖所示。
二埠網路有四個S參數,Sij代表的意思是能量從j口注入,在i口測得的能量,如S11定義為從Port1口反射的能量與輸入能量比值的平方根,也經常被簡化為等效反射電壓和等效入射電壓的比值,各參數的物理含義和特殊網路的特性如下:
S11:埠2匹配時,埠1的反射系數
S22:埠1匹配時,埠2的反射系數
S12:埠1匹配時,埠2到埠1的反向傳輸系數
S21:埠2匹配時,埠1到埠2的正向傳輸系數
對於互易網路,有:S12=S21對於對稱網路,有:S11=S22
對於無耗網路,有:(S11)2+(S12)2=1
我們經常用到的單根傳輸線,或一個過孔,就可以等效成一個二埠網路,一端接輸入信號,另一端接輸出信號,如果以Port1作為信號的輸入埠,Port2作為信號的輸出埠,那麼S11表示的就是回波損耗,即有多少能量被反射回源端(Port1),這個值越小越好,一般建議S11<0.1,即-20dB,S21表示插入損耗,也就是有多少能量被傳輸到目的端(Port2)了,這個值越大越好,理想值是1,即0dB,S21越大傳輸的效率越高,一般建議S21>0.7,即-3dB。如果網路是無耗的,那麼只要Port1上的反射很小,就可以滿足S21>0.7的要求,但通常的傳輸線是有耗的,尤其在GHz以上,損耗很顯著,即使在Port1上沒有反射,經過長距離的傳輸線後,S21的值就會變得很小,表示能量在傳輸過程中還沒到達目的地,就已經消耗在路上了。
S參數在電路模擬中的應用
S參數自問世以來已在電路模擬中得到廣泛使用。針對射頻和微波應用的綜合和分析工具幾乎都許諾具有用S參數進行模擬的能力,這其中包括安捷倫公司的ADS(Advanced Design System),ADS被許多射頻設計平台所集成。
在許多模擬器中我們都可以找到S參數模塊,設計人員會設置每一個具體S參數的值。這也和S參數的起源一樣,同樣是因為頻率,在較低的頻率時,設計師可以在電路板上安裝分立的射頻元件,再用阻抗可控的印製線和通孔把它們連接起來。在進行需要較高頻率的設計時,設計師必須利用參數曲線以及預先計算的散射參數(即S-參數)模型,才能用傳輸線和器件模型來設計所有物理元件。
設計師可以通過網路分析儀來實際測量S參數,這樣做的好處是可以將器件裝配在與將要生產的PCB相同的PCB上進行測試以得到精確的測量結果。設計師也可以採用元器件廠家提供的S參數進行模擬,據安捷倫EDA部門的一位應用工程師在文章中介紹:「這些數據通常是在與最終應用環境不同的環境中測得的。這可能在模擬中引入誤差」他舉例:「當電容器安裝在不同類型的印製電路板時,電容器會因為安裝焊盤和電路板材料(如厚度、介電常數等)而存在不同的諧振頻率。固態器件也會遇到類似問題(如
LNA 應用中的晶體管)。為避免這些問題,最好應該在實驗室中測量S參數。但無論如何,為了進行射頻系統模擬,就無法迴避使用S參數模型,無論這些數據是來自設計師的親自測量還是直接從元器件廠家獲得,這是由高頻電子電路的特性所決定了的。
『玖』 是不是有個仿微波射頻的軟體 大概叫什麼ADS
先進設計系統(Advanced Design System)
1.ADS簡介
先進設計系統(Advanced Design System),簡稱ADS,是安捷倫科技有限公司(Agilent)為適應競爭形勢,為了高效的進行產品研發生產,而設計開發的一款EDA軟體。軟體迅速成為工業設計領域EDA軟體的佼佼者,因其強大的功能、豐富的模板支持和高效准確的模擬能力(尤其在射頻微波領域),而得到了廣大IC設計工作者的支持。 ADS是高頻設計的工業領袖。它支持系統和射頻設計師開發所有類型的射頻設計,從簡單到最復雜,從射頻∕微波模塊到用於通信和航空航天∕國防的MMIC。 通過從頻域和時域電路模擬到電磁場模擬的全套模擬技術,ADS讓設計師全面表徵和優化設計。單一的集成設計環境提供系統和電路模擬器,以及電路圖捕獲、布局和驗證能力 —— 因此不需要在設計中停下來更換設計工具。 先進設計系統是強大的電子設計自動化軟體系統。它為蜂窩和便攜電話、尋呼機、無線網路,以及雷達和衛星通信系統這類產品的設計師提供完全的設計集成。 ADS電子設計自動化功能十分強大,包含時域電路模擬 (SPICE-like Simulation)、頻域電路模擬 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三維電磁模擬 (EM Simulation)、通信系統模擬(Communication System Simulation)、數字信號處理模擬設計(DSP);ADS支持射頻和系統設計工程師開發所有類型的RF設計,從簡單到復雜,從離散的射頻/微波模塊到用於通信和航天/國防的集成MMIC,是當今國內各大學和研究所使用最多的微波/射頻電路和通信系統模擬軟體軟體。 此外Agilent公司和多家半導體廠商合作建立ADS Design Kit 及 Model File 供設計人員使用。使用者可以利用Design Kit 及軟體模擬功能進行通信系統的設計、規劃與評估,及MMIC/RFIC、模擬與數字電路設計。除上述模擬設計功能外,ADS軟體也提供輔助設計功能,如Design Guide是以範例及指令方式示範電路或系統的設計流程,而Simulation Wizard是以步驟式界面進行電路設計與分析。ADS還能提供與其他EDA軟體,如SPICE、Mentor Graphics的ModelSim、Cadence的NC-Verilog、Mathworks的Matlab等做協模擬(Co-Simulation),加上豐富的元件應用模型Library及測量/驗證儀器間的連接功能,將能增加電路與系統設計的方便性、速度與精確性。 ADS軟體版本有ADS2008、ADS2006A、ADS2005A、ADS2004A、ADS2003C、ADS2003A、ADS2002C和ADS2002A以及ADS1.5等。
2.ADS軟體的模擬分析法
2.1 高頻SPICE分析和卷積分析(Convolution) 高頻SPICE分析方法提供如SPICE模擬器般的瞬態分析,可分析線性與非線性電路的瞬態效應。在SPICE模擬器中,無法直接使用的頻域分析模型,如微帶線帶狀線等,可於高頻SPICE模擬器中直接使用,因為在模擬時可於高頻SPICE模擬器會將頻域分析模型進行拉式變換後進行瞬態分析,而不需要使用者將該模型轉化為等效RLC電路。因此高頻SPICE除了可以做低頻電路的瞬態分析,也可以分析高頻電路的瞬態響應。此外高頻SPICE也提供瞬態雜訊分析的功能,可以用來模擬電路的瞬態雜訊,如振盪器或鎖相環的jitter。 卷積分析方法為架構在SPICE高頻模擬器上的高級時域分析方法,藉由卷積分析可以更加准確的用時域的方法分析於頻率相關的元件,如以S參數定義的元件、傳輸線、微帶線等。 2.2 線性分析 線性分析為頻域的電路模擬分析方法,可以將線性或非線性的射頻與微波電路做線性分析。當進行線性分析時,軟體會先針對電路中每個元件計算所需的線性參數,如S、Z、Y和H參數、電路阻抗、雜訊、反射系數、穩定系數、增益或損耗等(若為非線性元件則計算其工作點之線性參數),在進行整個電路的分析、模擬。 2.3 諧波平衡分析( Harmonic Balance) 諧波平衡分析提供頻域、穩態、大信號的電路分析模擬方法,可以用來分析具有多頻輸入信號的非線性電路,得到非線性的電路響應,如雜訊、功率壓縮點、諧波失真等。與時域的SPICE模擬分析相比較,諧波平衡對於非線性的電路分析,可以提供一個比較快速有效的分析方法。 諧波平衡分析方法的出現填補了SPICE的瞬態響應分析與線性S參數分析對具有多頻輸入信號的非線性電路模擬上的不足。尤其在現今的高頻通信系統中,大多包含了混頻電路結構,使得諧波平衡分析方法的使用更加頻繁,也越趨重要。 另外針對高度非線性電路,如鎖相環中的分頻器,ADS也提供了瞬態輔助諧波平衡(Transient Assistant HB)的模擬方法,在電路分析時先執行瞬態分析,並將此瞬態分析的結果作為諧波平衡分析時的初始條件進行電路模擬,藉由此種方法可以有效地解決在高度非線性的電路分析時會發生的不收斂情況。 2.4 電路包絡分析(Circuit Envelope) 電路包絡分析包含了時域與頻域的分析方法,可以使用於包含調頻信號的電路或通信系統中。電路包絡分析借鑒了SPICE與諧波平衡兩種模擬方法的優點,將較低頻的調頻信號用時域SPICE模擬方法來分析,而較高頻的載波信號則以頻域的諧波平衡模擬方法進行分析 2.5 射頻系統分析 射頻系統分析方法提供使用者模擬評估系統特性,其中系統的電路模型除可以使用行為級模型外,也可以使用元件電路模型進行慣用響應驗證。射頻系統模擬分析包含了上述的線性分析、諧波平衡分析和電路包絡分析,分別用來驗證射頻系統的無源元件與線性化系統模型特性、非線性系統模型特性、具有數字調頻信號的系統特性。 2.6 拖勒密分析(Ptolemy) 拖勒密分析方法具有可以模擬同時具有數字信號與模擬、高頻信號的混合模式系統能力。ADS中分別提供了數字元件模型(如FIR濾波器、IIR濾波器,AND邏輯門、OR邏輯門等)、通信系統元件模型(如QAM調頻解調器、Raised Cosine濾波器等)及模擬高頻元件模型(如IQ編碼器、切比雪夫濾波器、混頻器等)可供使用。 2.7 電磁模擬分析(Momentum) ADS軟體提供了一個2.5D的平面電磁模擬分析功能——Momentum(ADS2005A版本Momentum已經升級為3D電磁模擬器),可以用來模擬微帶線、帶狀線、共面波導等的電磁特性,天線的輻射特性,以及電路板上的寄生、耦合效應。所分析的S參數結果可直接使用於諧波平衡和電路包絡等電路分析中,進行電路設計與驗證。在Momentum電磁分析中提供兩種分析模式:Momentum微波模式即Momentum和Momentum射頻模式即Momentum RF;使用者可以根據電路的工作頻段和尺寸判斷、選擇使用。
『拾』 射頻電路中寄生參數的含義是什麼
天線設計中的"寄生"與射頻電路設計中的"寄生"參量應屬相同的意思。
在天線實際的模型中,往往會因天線結構、材料特性和表面邊界條件的非理想因素對天線總體性能產生附加影響。這些附加影響的參數化,即被稱為寄生參量。
例如:在天線等效路模型中,寄生參量通常被等效為串聯或並聯接入的電容和電感;在場模型中,寄生參量則可被視為,除主模之外被激勵或共存的高次模。