实验报告 课程名称： ADS射频电路设计基础与典型应用实验项目名称： S参数和谐波平衡仿真分析 学院：工学院 专业班级：11信息工程 姓名： 学号：1195111016 指导教师：唐加能 预习报告
一、实验目的 本节实验课程将通过给出一个放大器S参数仿真历程的原理图与谐波平衡仿真历程的原理图，并将其电路通过仿真来实现，从而帮助大家对这两种模型有进一步的理解与认识。 二、实验仪器 PC，ADS仿真软件 三、实验原理 S参数仿真中各项需要用到的模型介绍 （1）放大器模型Motorola_PA S参数仿真原理图SP1.dsn中的放大器是一个电路模型。Motorola_PA是这个电路模型的符号。 图1 Motorola_PA 电路模型 Motorola_PA符号有子电路，它的特性是由子电路来决定，查看子电路的具体步骤如下：在原理同SP1.dsn中，单击按钮，再单击Motorola_PA电路模型。 其中的Motorola_Mosfet_Model也有子电路，可以通过相同方法进入查看。 图2 Motorola_Mosfet_Model电路模型 （2）终端负载Term
在S参数仿真中，各个端口都要加载终端负载Term。 （在本次S参数仿真中，电路输入端口没有加源，而在输入端口采用终端负载Term。） 图3 Term电路模型 （3）直流电压源 在SP1.dsn原理图中，有两个直流电压源V_DC,他们给放大电路提供静态工作点。 图4 直流电压源的电路模型 （4）S参数仿真控制器 SP1,.dsn原理图中，S参数的仿真控制器S-PARAMETERS用于设置所用到的参数，双击可以进入设置界面 图5 仿真控制器的电路模型
谐波平衡法仿真设计 一、摘要 谐波平衡法仿真是研究非线性电路的非线性特性和系统失真的频域仿真分析法。一般适合模拟射频微波电路仿真。首先介绍谐波平衡法仿真基本原理及相关控件使用情况，然后利用实例详细介绍谐波平衡仿真法的一般相关操作及注意事项。在射频电路设计中，通常需要得到射频电路的稳态响应。如果采用传统的SPICE模拟器对射频电路进行仿真，通常需要经过很长的瞬态模拟时间电路的响应才会稳定。对于射频电路，可以采用特殊的仿真技术在较短的时间内获得稳态响应，谐波平衡法就是其中之一。 二、正文 2.1 实验综述 谐波平衡仿真是非线性系统分析最常用的分析方法，用于仿真非线性电路中的噪声、增益压缩、谐波失真、振荡器寄生、相噪和互调产物，它要比SPICE 仿真器快得多，可以用来对混频器、振荡器、放大器等进行仿真分析。对放大器而言，采用谐波平衡法分析的目的就是进行大信号的非线性模拟。 （1）确定电流或电压的频谱成分； （2）计算参数，如：三阶截取点，总谐波失真及交调失真分量； （3）执行电源放大器负载激励回路分析； （4）执行非线性噪声分析。 2.2实验过程（实验步骤、记录、数据、分析） 2.2.1构建电路 （1）打开上一章的仿真原理图s_final。 （2）用一个新名称HB_basic保存原理图，删除所有仿真测量组件及输入端口(Term)。 （3）在“source_Freq Domain”元件面板列表中选择P_1 Tone控件，插入输入端； （4）在图中标注Vin，Vout，VC和VB四个节点； （5）修改P_1Tone源参数，同时命名为RF_source，如图2. 1所示：Freq=1.9 GHz Z=50 Ohm P= dbmtow（-40） Num=1
实验七、谐波平衡法仿真 概述 本练习将继续进行1.9G放大器（amp_1900)的设计和给出谐波平衡仿真器的基本知识，谐波平衡仿真能分析频谱、压缩输出功率，计算TOI和其它一些非线性测量。 任务 ●建立并运行一个基频谐波平衡仿真。 ●建立并运行一个双频谐波平衡仿真。 ●应用仿真和源控制的变量。 ●测试增益，压缩功率输出，资用功率，噪声系数，三阶交调（IP3 )和其 它一些特性。 ●在谐波平衡(HB)数据中运用ts（时间序列）变换。 ●方程式、平面曲线和MIX表格的操作。 目录 1.建立一个具有P＿1基频源的电路 (116) 2.建立一个单音（one-tone)谐波平衡仿真 (116) 3.对V out以dBm为单位写一个测量方程式并仿真 (116) 4.对频谱、方程和节点电压的ts（时间序列）作图 (117) 5.运用函数和索引对V out和Mix进行操作 (118) 6.对传递功率和Zin进行仿真 (120) 7.运用XDB仿真器对增益压缩进行测试 (121) 8.对扫描的功率的压缩状况进行仿真 (122) 9.对不同的增益、功率和线性方程作图 (124) 10.带变量的双音（two-tone）谐波平衡仿真 (125) 11.运用方程获取和控制谐波平衡数据 (126) 12.对IP3或TOI (3阶交截点）仿真 (127) 13.选作一针对TOI测量作RF功率扫描 (128)
步骤 1．建立一个具有P-I基频源的电路 a．如果文件system_prj仍然打开，就关掉它。然后，打开任务amp_1900和原理图s_final。 b．用一个新名称：hb_basic保存原理图s_final。删除所有仿真测量组件及输入端口(Term)。如下图一样开始建立设置。 c．为RF输入端插入一个P_1 Tone（从source_Freq Domain面板调入）。d．如图示输入4个pin labels（node names节点名）：Vin，V out，VC和VB，这样电压在数据组（dataset）中是可用的。 e．如图设置RF源：Freq（频率）=1 900MHz，同时，去掉极性（Polar）函数，只剩dbm_to_watts函数：P=dbmtow（- 40）。同时将源的名称转换为RF_source。 端口数被定义为Num=1。 2.建立一个单音谐波平衡仿真 a．进入Simulation-HB面板并如下图在原理图上放入谐波平衡仿真控制器。b．在屏幕上进行频率设置：改变频率为Freq[l]=1900MHz，使其与P_lTone源的频率相匹配。 3.对Vout以dBm of Vout）写一个测量方程式并仿真