ADS设计电调衰减器

利用ADS设计电调衰减器马景民1 罗正祥2 羊恺3 曾成4 罗建5（电子科技大学光电信息学院，成都 610054）1、2、4、5（电子科技大学空天科学技术研究院，成都 610054）3摘要：本文利用ADS仿真软件高效快速的设计了S波段窄带电调衰减器，此衰减器主要分为3dB分支电桥和PIN二极管两部分，射频信号为2.3~2.4GHz，直流调谐电流范围为0.02~6.32mA，传输衰减范围为0.9 ~19.8dB，带内反射均优于16dB，基本达到了设计目标。

关键词：S波段；电调衰减器；3dB分支电桥；PIN二极管1 引言现代通信对整机动态范围要求越来越大，单用AGC电路来控制其动态范围已不能满足动态要求，因此衰减器得到广泛应用。

目前衰减器已发展有多种结构，除了电阻衰减网络以外，近年来又发展了PIN二极管构成的电调衰减器，GaAs MESFET T型衰减器，在此基础上发展了多位数控衰减器[1]。

有时为了固定传输系统内传输功率的功率电平，传输系统内必须接入衰减器，对微波产生一定量的衰减。

衰减量固定不变的称为固定衰减器；衰减量可在一定范围内调节的称为可变衰减器。

衰减器是一种双端口网络，双端口网络的衰减主要由以下两种原因引起：一种是由于网络内部有损耗，吸收了所通过的电磁波的一部分功率而造成衰减，这种衰减器称为“吸收衰减”；另一种是由于电磁波在网络输入端的反射而引起的衰减，这种衰减称为“反射衰减”。

应用这两种衰减原理制成的衰减器有吸收式衰减器和反射式衰减器[2]。

电调衰减器是一种控制射频信号输出功率的部件，它是自适应干扰抵消系统中的关键部件。

目前电调衰减器有两种结构：一种是机电式，它是通过伺服电机控制两个耦合线圈的耦合系数，从而达到幅度控制。

这种衰减器结构复杂，惰性大．跟踪性能差；另一种是全电子式，它利用PIN二极管的电导调制特性来达到幅度控制。

这种衰减器结构简单、响应时问短、跟踪特性好[3]。

本文针对中国自主开发的TD-SCDMA标准，设计实现了一款预失真系统中必不可少的关键部分：2.3~2.4GHz电调衰减器。

ADS信号完全性设计首先，ADS信号的源头设计是信号完整性设计的基础。

在设计源头时，需要考虑信号的生成方式、传输方式以及引脚布局等。

其中，生成方式可以通过模拟电路设计或数字信号处理来实现，需要确保生成的信号稳定可靠。

传输方式可以选择有线传输或无线传输，根据实际需求来确定。

引脚布局需要遵循电路设计原则，确保信号通路的简洁和分离，减少电磁干扰。

其次，传输路径的设计是ADS信号完整性设计的关键。

传输路径可以包括线缆、连接器、传输线等。

在设计路径时，需要考虑信号的频率、功率以及传输距离等因素。

对于高频信号，需要选择低损耗的线缆和传输线，以减小信号衰减和失真。

对于高功率信号，需要选择能够承受高电流和高温的连接器和线缆。

传输距离较长的情况下，需要选择带有驱动器和接收器的信号放大器，以增强信号的幅度和稳定性。

最后，接收端的处理是ADS信号完整性设计的重要部分。

接收端的处理可以包括信号放大、滤波、采样和解码等。

信号放大可以通过放大器来实现，提高信号的幅度和稳定性。

滤波可以通过低通滤波器来实现，去除噪声和干扰信号。

采样可以通过模数转换器来实现，将连续信号转换为离散信号。

解码可以通过数字信号处理算法来实现，将采样信号恢复为原始信号。

为确保ADS信号的完整性，还需要进行信号的测试和验证。

测试可以通过示波器、频谱分析仪和网络分析仪等设备来实现，对信号的频谱、幅度和时域进行分析。

验证可以通过实际应用场景来实现，检测信号在实际环境中的性能和可靠性。

综上所述，ADS信号的完整性设计涉及信号源头设计、传输路径设计和接收端处理等多个方面。

合理设计和选择信号源、传输路径和接收端处理方式，可以确保ADS信号的完整性和可靠性。

通过信号的测试和验证，可以对设计方案进行检测和改进，提高信号的性能和稳定性。

一种基于ADS的电调谐滤波器的新设计王燕君【摘要】设计了一种用于跳频通信系统接收机射频前端的UHF频段电调谐滤波器.使用安捷伦公司的微波仿真软件ADS对电调谐滤波器进行结构设计和参数优化.对制成品的实际测试表明,该调谐滤波器工作频段为225～400 MHz,3 dB带宽6.5～15 MHz,通带增益24～27 dB,矩形系数小于6.2,其性能指标完全达到设计要求,在不同的频点都具有良好的电参数指标.所提方法对电调滤波器的设计具有指导作用.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2012(052)003【总页数】4页(P367-370)【关键词】跳频通信;射频前端;电调谐滤波器;结构设计;参数优化【作者】王燕君【作者单位】中国西南电子技术研究所,成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN713随着电子技术的飞速发展，各种军用、民用电子设备同时使用，电磁信号密集多样，工作频率相对集中，空间电磁环境越来越复杂。

跳频技术由于其出色的保密和抗干扰能力不仅在军事通信中大显身手，较好地满足了现代战争提出的电子对抗与反对抗的要求，而在民用通信中也展示了良好的应用前景。

应用在跳频通信系统中的电调谐滤波器是一种能快速跟踪频率变化的带通滤波器，它使调谐频率附近的信号顺利通过，而远离调谐频率的信号受到较大幅度的衰减。

这种调谐滤波器可有效地改善接收机的信噪比，并能有效地解决多部通信设备同时通信的干扰和电磁兼容问题。

本文运用ADS仿真软件，结合可靠的设计理论设计出了一种用于跳频通信系统接收机射频前端的UHF频段电调滤波器。

该电调滤波器工作于225～400 MHz频段范围，电路要求其增益范围为23～28 dB，3 dB带宽范围为6.5～15 MHz，矩形系数（30 dB／3 dB）小于7。

该电调谐滤波器采用参差调谐回路的设计方法，参差调谐回路不同于级联的单调谐回路，级联单调谐回路的谐振频率是相同的，而参差调谐回路的各级单调谐频率分别比整个调谐回路的中心频率高或低Δfd，参差调谐回路兼有单调谐回路电路简单、易调整和双调谐回路频带宽、矩形系数好的优点，同时克服了单调谐回路频带窄、选择性差和双调谐回路电路复杂、调整困难的缺点。

ADS、HFSS、CST 优缺点和应用范围详细教程
一、HFSS 与ADS 比较：
1、ADS 主要用来仿真电路（比如：微波射频电路、RFIC、通信电路），HFSS 主要用来仿真器件（比如：滤波器、天线等等）；
1、先说大的方向，如果你做电路，建议ADS。

如果天线、微波无源器件等建议HFSS 或CST。

2、从仿真结果来看，HFSS 是计算电硫场结果一般是可靠的，ADS 是计算电路或者两维半电磁场可以参考。

3、从电磁场性质来看，ADS 不能仿三维电磁场，适用于微波高速电路的设计，对于这种平面电路的电磁场仿真一般都是2.5 维的，HFSS 适用于三维电磁场分析；
4、从微波器件有源无源性来说，HFSS 不能仿有源器件，但是ADS 可以仿真有源器件；。

应用ADS 设计VCO1.VCO 振荡器的基本知识和相关指标1.1振荡器的分类：微波振荡器按器件来分可以分为：双极晶体管振荡器；场效应管振荡器；微波二极管(踢效应管、雪崩管等)振荡器。

按照调谐方式分可以分为：机械调谐振荡器；偏置调谐振荡器；变容管调谐振荡器；YIG 调谐振荡器；数字调谐振荡器；光调谐振荡器。

1.2 振荡器的主要指标：① 振荡器的稳定度：这里面包括：频率准确度、频率稳定度、长期稳定度、短期稳定度和初始漂移。

频率准确度是指振荡器实际工作频率与标称频率之间的偏差。

有绝对频率准确度和相对频率准确度两种方法表示。

绝对频率准确度：)(0Hz f f f -=∆其中f －实际工作频率；0f －标称频率。

相对频率准确度式绝对频率准确度与标称频率准确度的比值，计算公式为：)(000Hz f f f f f -=∆ ② 频率稳定度：频率稳定度是指在规定的时间间隔内，频率准确度变化的最大值，也有两种表示方法：绝对频率稳定度和相对频率稳定度。

频率稳定度还可以分为长期频率稳定度、短期频率稳定度和瞬间频率稳定度。

③ 调频噪音和相位噪音：在振荡器电路中，由于存在各种不确定因素的影响，使振荡频率和振荡幅度随机起伏。

振荡频率的随机起伏称为瞬间频率稳定度，频率的瞬间变化将产生调频噪音、相位噪音和相位抖动。

振荡幅度的随机欺负将引起调幅噪音。

一次，振荡器在没有外加调制时，输出的频率不仅含振荡频率f 0，在f 0附近还包含有许多旁频，连续分布在f 0两边。

如下图所示，纵坐标是功率，f 0处是载波，两边是噪音功率，包括调频噪音功率和调幅噪音功率。

图1正弦信号的噪声边带频谱图2 相位噪声的定义如图2所示，（单边带）相位噪声通常用在相对于载波某一频偏处，相对于载波电平的归一化1Hz带宽的功率谱密度表示（dBc/Hz）。

1.3振荡器的物理模型下图所示的是振荡器的物理模型，主要由谐振网络、晶体管和输入网络这三部分组成。

图3本节论述的振荡器采用共基极反馈振荡器，这种类型的振荡器的物理模型如下图所示。

ADS学习笔记—4.优化设计1.调谐功能—Tuning可以选择电路中的某⼀个器件值进⾏修改，在修改的过程中仿真结果也会随着变化，可以根据仿真结果来确定我们要调的值；此功能适⽤于对电路进⾏微调1. 在simulation菜单下选择simulation Variables Setup…2. 将需要改的参数全部勾选3. 修改器件值变化的范围和步进值，可根据电路实际有的器件值来确定范围，设置好了选择OK此时原理图的器件值后⾯会有t样式，表⽰器件可以进⾏调谐4. 点击Tuning，开始调谐此时会弹出调谐窗⼝和仿真结果的窗⼝，在改变某⼀个器件值的时候，仿真结果也会实时的改变，这样就有利于我们观察这⾥我尝试将截⽌频率调为160MHz，经过修改每⼀个器件可知，其中⼀个电容会影响截⽌频率，因此就调了那个电容，可见这就达成了调谐的⽬标可以将调谐的结果更新到原理图，或者关闭窗⼝它会提⽰是否保存调谐的值并更新到原理图，点击YES就能更新到原理图2.优化功能—Optimize通过设置优化的参数和⽬标，让ADS⾃⼰进⾏优化达到我们的要求，若⼀个电路需要满⾜很多个⽬标时，就可以使⽤优化功能；虽然调谐也可以达到要求，但是⼀个⼀个去调会⽐较花费时间，因此这是优化功能的优势所在，但是优化功能也有缺点，那就是勾选的每个元件值都会变化1. 在simulation菜单下选择simulation Variables Setup…2. 勾选需要优化的参数并修改范围3. 找出⽬标控件和优化控件4. 双击GOAL控件设置⽬标Expression：输⼊dB(S(2,1))，表⽰⽬标是S21的dB值Analysis：下拉选择SP1Weight：⽬标的权重，只有⼀个GOAL可以按默认值Sweep variables：扫描的参数为频率limit1和limit2：优化表达式Add LImit：增加表达式limit1：1Hz~135MHz通带S21⼤于-0.05limit2：160MHz处时的S21在-3.1~-2.9范围内Limit中的Weight：表⽰表达式的权重，权重⼤的优先级就⾼5. 优化控件设置3.优化结果1. 点击Optimize此时就是开始优化：这⾥显⽰⽬标已经达到，可见通带内的损耗⼤于-0.05，160MHz处为-2.9dB，但是看S11的仿真图可知，滤波器类型由原来的Butterworth变成了切⽐雪夫：因为这⾥选择随机优化，每次优化都会不⼀样，因此读者在操作时的结果可能会不⼀样，但是都能满⾜设计的⽬标，读者也可以选择其他的优化⽅式。