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ads通信仿真课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习ads通信仿真，使学生掌握通信原理的基本知识和仿真方法，提高学生在通信领域的实际操作能力。
知识目标：使学生了解通信系统的基本原理，掌握ads通信仿真的基本方法和技巧。
技能目标：使学生能够熟练使用ads软件进行通信仿真，提高学生的实际操作能力。
情感态度价值观目标：培养学生对通信技术的兴趣和热情，提高学生在通信领域的创新意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括ads通信仿真软件的使用、通信原理的基本知识以及通信仿真的实际应用。
首先，将教授ads通信仿真软件的基本使用方法，包括仿真环境的搭建、参数设置、仿真结果的分析和解释等。
其次，将讲解通信原理的基本知识，包括通信系统的模型、调制解调技术、信道模型等。
最后，将通过实际案例使学生了解通信仿真在实际应用中的重要性，提高学生的实际操作能力。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
首先，将采用讲授法，为学生讲解通信原理的基本知识和ads通信仿真的基本方法。
其次，将采用讨论法，学生进行小组讨论，分享学习心得和实际操作经验。
同时，将采用案例分析法，通过实际案例使学生了解通信仿真在实际应用中的重要性。
最后，将采用实验法，学生进行实际操作，提高学生的实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，将选择和准备以下教学资源：教材：《通信原理》参考书：《ads通信仿真教程》多媒体资料：通信原理的动画演示、ads通信仿真的操作视频等。
实验设备：计算机、ads通信仿真软件等。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用多种评估方式相结合的方法。
平时表现将占总分的一定比例，包括学生的课堂参与度、提问回答等。
作业将占总分的一定比例，包括课后练习、实验报告等。
考试将占总分的一定比例，包括期中考试和期末考试。
最后，将根据学生的综合表现，给予客观、公正的评价。
实验5 ADS系统级仿真实验目的：1. 了解收发信机的基础知识；2. 掌握利用ADS 中行为级模块进行系统级仿真的方法。
①使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。
②运用S 参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。
实验内容：5.1 收发信机的基础知识5.2 外差式接收机的系统级仿真5.1 收发信机的基础知识1. 接收机接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。
接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。
接收机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。
典型无线接收机框图（超外差式）接收机各部分的作用和要求如下： ① 射频滤波器1 （FP Filterl ）选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。
抑制杂散信号，避免杂散响应。
减少本振泄漏，在频分系统中作为频域相关器。
② 低噪声放大器（LNA ）在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。
抑制后续电路的噪声，降低系统的噪声系数。
③ 射频滤波器2（ FP Filter2）抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。
进一步抑制其他杂散信号。
减少本振泄漏。
④ 混频器（Mixer ）将射频信号下变频为中频信号。
是接收机中输入射频信号最强的模块，其线性度极为重 要，同时要求较低的噪声系数。
V LNAPF Filter 1 II AMPMixerPF FilterBBInjectionFilter⑤ 本振滤波器（Injection Filter ）滤除来自本振的杂散信号。
⑥ 本振信号源（LO ）为接收机提供本地振荡信号。
⑦ 中频滤波器（IF Filter ）抑制相邻信道的干扰，提供选择性。
滤除混频器产生的互调干扰。
如果存在第二次变频，需要抑制第二镜频。
⑧ 中频放大器（IF AMP ）将信号放大到一定的幅度，供后续电路（如数模转换器或解调器）处理。
ADS WCDMA射频测试仿真实验说明安捷伦科技EEsof 谢成诚cheng-cheng_xie@在ADS中，WCDMA3G_PA_Test工程可以帮助RF工程师利用以下测试模板，快速对PA 的ACLR进行测试。
可以进入3GPP ACLR Design Information，其中详细显示了本实验的说明：工程中对3GPP的信号源及接收测试部分进行了封装，使得整个页面非常的简洁。
同样，可以进入3GPP Source和3GPP ACLR部分对信号源、信号分析部分进行观察。
3GPP Source中用了一个标准的3GPP上行信道的源，工程师可以在顶层更改源的版本、参考信道、功率、频率等。
如果需要知道更详细的资料，还可以对内部电路进行深入研究：3GPP ACLR测试部分直接提取信号的临道频谱并进行功率计算：我们可以把设计出来的放大器电路和测试模板进行配合来观察实际电路对3GPP信号的影响；也可以直接对已有的行为级放大器进行参数设置，可以方便的观察放大器指标变化时输出信号的影响。
放大器模型提供了一系列的指标供工程师进行调试：结果中直接显示放大器的ACLR：同时，还可以更直观的观察临道的频率：可见，通过ADS可以非常快速的对供应商的放大器参数进行评估，也可以对射频部门设计出的产品进行性能评估。
这样可以大大节约设备的使用量，大幅度降低测试成本。
在WCDMA3G_RF_Verification中，更是提供了基站、终端的射频发射接收全套测试：以下以3GPP FDD用户端接收机测试为例来进行说明。
利用以下测试模板，可以快速对3GPP FDD的接收机进行测试。
可以进入3GPP FDD Design Information，其中详细显示了本实验的说明：工程中对3GPP的信号源及接收分析部分进行了封装，使得整个页面非常的简洁。
同样，可以进入3GPP UE RX test对信号源、信号分析部分进行观察：其中，左边部分为基站基带信号源，通过调制变频等最后输出为射频信号。
ADS主要仿真器介绍(ADS2006A, ADS2005A, ADS2004A)ADS ( Advanced Design System ) 是美国Agilent公司推出的电路和系统分析软件，它集成多种仿真软件的优点，仿真手段丰富多样，可实现包括时域和频域，数字与模拟，线性与非线性，高频与低频，噪声等多种仿真分析手段，范围涵盖小至元器件，大到系统级的仿真分析设计；ADS能够同时仿真射频（RF），模拟（Analog）,数字信号处理（DSP）电路，并可对数字电路和模拟电路的混合电路进行协同仿真。
由于其强大的功能，很快成为全球内业界流行的EDA 设计工具。
下面来详细介绍ADS 在射频、模拟电路设计中的常用的仿真器及其功能。
1. DC Simulation直流仿真是所有仿真的基础，它可执行电路的拓扑检查以及直流工作点扫描和分析。
2. AC Simulation交流仿真能获取小信号传输参数，如电压增益，电流增益，线性噪声电压，电流。
在设计无源电路和小信号有源电路如LNA 时，此仿真器十分有用。
3. S-parameter Simulation微波器件在小信号时，被认为工作在线性状态，是一个线性网络; 在大信号工作时，被认为工作在非线性状态，是一个非线性网络。
通常采用S 参数分析线性网络，谐波平衡法分析非线性网络。
S 参数是入射波和反射波建立的一组现性关系，在微波电路中通常用来分析和描述网络的输入特性。
S 参数中的S11，和S12 反映了输入输出端的驻波特性，S21 反映了电路的幅频和相频特性以及群时延特性，S12反映电路的隔离性能。
S-parameter Simulation 仿真时将电路视为一个四端口网络，在工作点上将电路线性化，执行线性小信号分析，通过其特定的算法，分析出各种参数值，因此，S-parameter Simulation可以分析线性S-parameter，线性噪声参数，传输阻抗（Zij）以及传输导纳（Yij）。
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。
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”。
对话框下面的项目技术文件主要用于设定单位。
4 GHz收发系统射频前端的ADS设计与仿真0 引言近年来，随着无线通信业务的迅速发展，通信频段已经越来越拥挤。
1985年美国联邦通信委员会(FCC)授权普通用户可以使用902 MHz，2．4 GHz和5．8 GHz三个“工业、科技、医学”(ISM)频段。
ISM频段为无线通信设备提供了无需申请在低发射功率下就能直接使用的产品频段，极大地推动了无线通信产业的发展。
虽然目前无线数字通信技术已经相当成熟，但射频设计仍然是移动通信设计的瓶颈。
射频电路的设计主要围绕着低成本、低功耗、高集成度、高工作频率和轻重量等要求而进行。
ISM频段的射频电路的研究对未来无线通信的发展具有重大的意义。
国内外许多文献都对此作了研究，文献[2]中介绍了在无线高速数据通信环境下，2．4 GHz发射机的设计。
文献[3]介绍了一种低功耗的CMOS集成发射机的设计。
ADS(Advanced Design System)软件是Agilent公司在HPEESOF系列EDA软件基础上发展完善的大型综合设计软件。
它功能强大能够提供各种射频微波电路的仿真和优化设计广泛应用于通信航天等领域。
本文主要介绍了如何使用ADS设计收发系统的射频前端，并在ADS的模拟和数字设计环境下进行一些仿真。
1. 发射端的建模与仿真由于设计是建立在实验室中已有的中频调制和解调的硬件基础上的，因此发射端和接收端不考虑信号的调制和解调过程。
实验室中的中频调制模块可以输出大概8～10 dBm的40 MHz已调中频信号，经过分析选择，该发射端的各个模块均参考MAXlM公司的集成模块的参数而设计。
本地振荡器采用的是MAX2700。
MAX2700是压控振荡器，通过设计合适的外围电路可以使它输出2．4 GHz的信号。
混频器采用的是MAX2660，MAX2660是有源混频器，可以提供一定的增益。
功率放大器采用的是MAX2240，MAX2240的最大输出功率是15．3 dBm。
发射端所用到的滤波器可以使用ADS软件中的滤波器设计工具进行设计。
无线信号传播特性－－无线通信基础理论北京邮电大学彭木根（pmg@）Confidential & All Rights Reserved.2007年8月1大气效应之一：吸收衰减 主要发生在高频段水蒸汽的最大吸收峰在23GHz(1.3cm)；氧气的最大吸收峰在60GHz(5mm)；对于12GHz(2.5cm)以下的频率，大气吸收衰减小于：0.015dB/km。
2007年8月23Confidential & All Rights Reserved.费涅尔半径和余隙当地面反射系数较小时，线路(山区、丘陵、城市、森林等地区)天线不能太低, 否则会使大气折射电波向下弯曲, 这时k=2/3, h c ≥0.3F 1。
当地面反射系数较大时，线路(如水面、湖面、稻田等地区), 余隙不能太小。
这时, 余隙标准为k=4/3(标准大气), h c ≥1.0F 1 当k=∞(余隙较大)时，h c ≤1.35F 1一阶费涅尔半径为F 1(h 1)，定义h c /h 1为相对余隙。
就可以从右图求出附加损耗。
为此，提出大尺度传播模型和小尺度传播模型。
Confidential & All Rights Reserved.大尺度模型：室外模型（续） Okumura模型z适用频率范围150MHz-3GHz，距离1－100km，天线高度30－1000m。
z预测城区信号时使用最广泛的模型，在日本已经成为系统规划的标准。
z开发了一套在特定条件下自由空间中值损耗的曲线。
z缺点z对城区和郊区的快速变化反应较慢，和实际情况偏差约10－14dB。
的正态随机变量表示标准偏差为为路径损耗指数，其中：σσX n2007年8月35Confidential & All Rights Reserved.大尺度模型：室内模型（续）Ericsson 多重断点模型z 通过测试多层办公室建筑，获得Ericsson 无线系统模型z 此模型提供特定地形路径损耗范围的确定限度z右图给出此模型的室内路径损耗图小尺度模型（1）小尺度传播的主要效应：z 信号强度的快速变化z 时变引起的多普勒频移z多径引起的延时扩展多径信道的冲激响应模型：z移动信道可以看成线性时变信道，输入x(t)和输出y(t)存在以下关系),()()(τt h t x t y ⊗=移动多径信道的参数：延时扩展及相干带宽，描述色散z 延时扩展的典型值如表所示z相干带宽估算：15015c c B B ττσσ≈≈，或式中fc 载波频率由于多普勒效应, 接收信号的功率谱展宽到fc -f m到fc+ f m范围了大衰落大衰落发射信号发射信号接收到的衰落信号接收到的衰落信号频率频率频率频率强度强度强度大衰落发射信号接收到的衰落信号频率频率强度强度阴影遮挡因为通过起伏地形和高度随机变化的成排建筑物的传播呈现的是慢衰落统计特性，或小范围内取平均的变化¾阴影变化是由基站和移动台之间大的地形特征，如在宏小区中的建筑物和丘陵及在微蜂窝中象车辆这样较小的物体所产生。
实验5 ADS系统级仿真实验目的：1.了解收发信机的基础知识；2.掌握利用ADS中行为级模块进行系统级仿真的方法。
①使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。
②运用S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。
实验内容：5.1 收发信机的基础知识5.2 外差式接收机的系统级仿真5.1 收发信机的基础知识1.接收机接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。
接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。
接收机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。
接收机各部分的作用和要求如下：①射频滤波器1（FP Filter1）➢选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。
➢抑制杂散信号，避免杂散响应。
➢减少本振泄漏，在频分系统中作为频域相关器。
②低噪声放大器（LNA）➢在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。
➢抑制后续电路的噪声，降低系统的噪声系数。
③射频滤波器2（FP Filter2）➢抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。
➢进一步抑制其他杂散信号。
➢减少本振泄漏。
④混频器（Mixer）➢将射频信号下变频为中频信号。
➢是接收机中输入射频信号最强的模块，其线性度极为重要，同时要求较低的噪声系数。
⑤本振滤波器（Injection Filter）➢滤除来自本振的杂散信号。
⑥本振信号源（LO）➢为接收机提供本地振荡信号。
⑦中频滤波器（IF Filter）➢抑制相邻信道的干扰，提供选择性。
➢滤除混频器产生的互调干扰。
➢如果存在第二次变频，需要抑制第二镜频。
⑧中频放大器（IF AMP）➢将信号放大到一定的幅度，供后续电路（如数模转换器或解调器）处理。
➢通常需要较大的增益并实现增益控制。
2.发射机发射机是一个非常重要的子系统，无论是语音、图像，还是数字信号，要利用电磁波传送到远端，都必须使用发射机产生信号，然后经调制放大送到天线。
║526 物联网：ADS射频电路仿真与实例详解521.1.2 射频接收系统射频接收系统由天线、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、本振信号源、中频滤波器和中频放大器构成，常用的射频接收机有两种类型，一种为超外差式接收机，另一种为零中频接收机，这两种接收机特性如下。
1．超外差式接收机若天线接收的射频信号频率与本振信号源产生的本振信号频率不同，接收机称为超外差式接收机，常用的超外差式接收机中频在几十至几百MHz之间。
超外差式接收机与零中频接收机相比，优点在于噪声比较低。
超外差式接收机与零中频接收机的构成主要在于中频滤波器不同，超外差式接收机的中频滤波器为带通滤波器，除此之外，两种接收机的构成基本相同。
本章利用ADS软件设计仿真超外差式接收机系统。
2．零中频接收机若天线接收的射频信号频率与本振信号源产生的本振信号频率相同，接收机称为零中频接收机，零中频接收机在经过混频后信号直接为基带信号，这是这种接收机的优点，但这种接收机的噪声与超外差式接收机相比比较大。
零中频接收机与超外差式接收机的差异主要在中频滤波器，零中频接收机的中频滤波器为低通滤波器。
21.1.3 射频发射系统射频发射系统与射频接收系统的构成相反，由中频放大器、混频器、本振信号源、带通滤波器、功率放大器和天线构成，在发射系统中，系统的增益是最重要的指标。
21.2 射频接收系统的仿真射频接收系统的设计与仿真使用行为级功能模块实现，行为级功能模块包括滤波器、放大器和混频器等，这些行为级功能模块在ADS软件中由系统级元器件构成，可以运用S参数仿真、交流仿真和谐波平衡仿真等对一个射频接收系统进行多种仿真，从而确定该射频接收系统的各种性能指标。
21.2.1 射频接收系统的设计1．创建项目下面将创建一个射频系统的项目，本章所有的设计都将保存在这个项目之中。
创建射频系统项目的步骤如下。
（1）启动ADS软件，弹出主视窗。
（2）选择主视窗中【File】菜单→【New Project】，弹出【New Project】对话框，在【New第21章 射频接收与发射系统的仿真 527║Project】对话框中，可以看见已经存在了默认的工作路径“C:\ADSuser\”，在路径的末尾输入项目的名称，这里项目名称定为RF_System，并且在【Project Tech-nology Files】栏选择这个项目默认的长度单位，默认的长度单位选为mill imeter。
