用ADS设计介质振荡器

.基于ADS的2.45GHz的振荡器设计电子科技大学.1、设计步骤如下：二、选管本节的振荡器采用HP公司生产的AT41411硅双极二级管，变容二极管选择MV1404。

AT41411主要的指标有：（1）低噪声特性：1GHz时噪音系数是1.4dB；2GHz时噪音系数是1.8dB；（2）高增益：1GHz是增益为18dB；2GHz时增益为13dB；（3）截至频率：7GHz，有足够宽的频带；（4）1.8GHz时的最佳噪声特性：Vce＝8V；Ic＝10 mA。

三、直流仿真偏置电路设置如下图所示，采用双电源供电方法，设置两个GOAL来进行两个偏置电阻的优化，考虑到振荡器中三极管的工作状态最好远离饱和区，还要满足三极管2.45Ghz 时的最佳噪声特性，所以直流偏置优化的目标是10c I mA=,5.3cb V V=。

图中电阻阻值已经是直流仿真更新后的数据。

得到R7=492.249 Ohm ，R6=792.102 Ohm四、可变电容VC 特性曲线仿真为获得谐振网络部分，变容二极管随电压的变化关系，我们对可变电容的VC 特性曲线进行测试。

测试电路如下图所示：测试结果如下：Eqn C_Varactor=-1/(2*pi*freq[0,0]*imag(Z11[0]))246810125.0E-126.0E-127.0E-128.0E-129.0E-124.0E-121.0E-11VbiasC _V a r a c t o r这样一来可以方便调节Vdc ，使之谐振。

五、瞬态仿真利用Transient Simulation 仿真器仿真0-40ns 的瞬时波形，电路原理图如下所示：得到结果：E qn spectrum=fs(Vout,,,,,,indep(m1),indep(m2))m1m2time, nsecV o u t , m Vm1m2time=Vout=0.523P eak21.17nsec time=Vout=0.524P eak 31.02nsec m3f req, GHzm a g (s p e c t r u m )m3freq=mag(spectrum)=0.365Max 2.450GHz结果分析：从波形可以看到，振荡器已经很稳定的震荡起来了，并且有一定的震荡空间，从抽出的两点m1-m2的数据可以看出，该震荡波形是相当稳定的，幅度差可以不必考虑，频谱纯度也较高。

利用ADS 和Serenade 设计S 波段压控振荡器郑贵强　周邦华(中国工程物理研究院电子工程研究所　绵阳　621900)　收稿日期:2002-09-06 收修改稿日期:2002-10-29文　摘　简介设计S 波段压控振荡器(V CO )的理论基础,阐述利用A g ilent 公司的A DS 软件进行S 波段V CO 的初步设计过程及如何通过A nsoft 公司的Serenade 软件快速改进V CO 性能,使其达到实际要求。

主题词　S 波段　压控振荡器　调频　设计前　言在再入遥测系统的射频传输阶段,需要高频谱纯度和高频稳度的频率源作为发射机的关键部件。

近几年来,随着武器系统复杂度的提高,被测对象和被测参数逐渐增多,较低的发射机传输速率已经不能适应21世纪再入遥测系统的实际需要。

同时,为了有效地解决记忆重发技术的局限性,迫切需要将码速率从目前的几百K 提高到2M b/s 以上,这就对再入遥测系统提出了更高的要求。

对PCM 遥测发射机调频振荡源的研究是改进发射机的必由之路。

而调频压控振荡器是调频源最关键的也是设计难度最大的部分。

本文结合ADS 和Serenade 软件对设计压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator )的过程进行详细的介绍。

1　VCO 设计的理论基础微波晶体管在适当的端接下都可以构成振荡器。

微波振荡器电路的设计利用负阻分析法比较简便,常用的是结合S 参数和Z 参数进行分析。

VCO 的设计和一般振荡器的设计没有太大区别,只是输入或输出回路中含有变容二极管。

其基本原理是在振荡器的谐振回路中接入可变电抗元件,使其电抗值随调制参数而变化,达到改变频率的目的[1]。

从设计角度看,VCO 的初步设计和放大器设计很类似。

都要以一定频率下的器件的S 参数为基础,输入、输出匹配网络和直流偏置也没有很大区别,不同之处在于设计振荡器时,为了产生并维持振荡和形成负阻,应该使S 11或S 22大于1,而且要满足稳定系数k =1-ûS 11û2-ûS 22û2+ûD û22ûS 12S 21û<1的要求。

X波段介质振荡器的设计与仿真于春蕾【摘要】主要介绍了介质振荡器的设计理论,以及使用Agilent公司的ADS仿真软件进行X波段介质振荡器的设计和仿真.在设计过程中使用NEC公司的MESFET 管NE71084作为振荡器的有源器件,利用介质谐振器实现了输出信号的稳频与反馈.给出仿真结果和输出信号相位噪声与功率的实际测试结果.测试结果表明,该方法可以有效地指导介质振荡器的设计过程,提高设计效率.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2010(000)013【总页数】4页(P27-30)【关键词】介质振荡器;相位噪声;ADS;X波段【作者】于春蕾【作者单位】中航雷达与电子设备研究院,江苏无锡,214063【正文语种】中文【中图分类】TN9110 引言振荡器是雷达、通信等现代电子设备的重要组成部分，通过在特定的载波频率点建立稳定的振荡可以为调制和混频等信号处理过程提供必要的条件，振荡器的指标尤其是相位噪声的优劣将直接影响到系统整体性能的高低[1-2]。

20世纪30年代，美国斯坦福大学的R.D.Richtmyer从理论上证明了介质谐振器的可行性，但限于工艺和技术水平直到60,70年代才开发出合适的材料用于介质谐振器的设计和生产。

由介质振荡器由于温度稳定性好，工作于高频率时可以提供优良的频谱特性和相位噪声特性，已在厘米波、毫米波的领域得到了广泛应用[3-6]。

本文主要借助于Agilent公司的ADS仿真软件(Advanced Design System,ADS)对一个工作于X波段的介质振荡器进行了原理设计、仿真评估和实际测试，着重介绍了如何利用仿真软件实现对所设计产品的性能评估。

1 介质振荡器原理介质振荡器在工作原理上与通常的振荡器没有本质区别。

振荡器都是使用有源电路提供能量，利用反馈等手段使得有源电路发生自激振荡，再通过外接的谐振电路实现选频、稳频功能，并将得到的最终信号通过输出网络送往后级电路。

介质振荡器在具体实现上利用了介质谐振器同时实现了信号反馈和输出信号选频、稳频的功能。

11.78GDRO设计第1章预备知识 (2)1.1振荡器分为两种：反射式和反馈式 (2)1.2DRO分为两种：反射式和反馈式 (2)第2章HFSS11产生S2P文件并在ADS中进行仿真 (4)2.1HFSS11导出S2P文件 (4)2.2在ADS2008中对产生的S2P文件仿真 (5)第3章放大管ATF36077的直流扫描和直流仿真 (6)3.1直流扫描(目的：确定直流工作点V DS,V GS,I D,为设计偏置电路提供依据) (6)3.2直流仿真(目的：根据3.1确定的偏置点设计和仿真偏置电路) (8)第4章S参数仿真 (10)第1章预备知识1.1 振荡器分为两种：反射式和反馈式判断这两种形式振荡器是否能振荡的方法分别如下（1）反射式（VCO也属于这一种）（2）反馈式1.2 DRO分为两种：反射式和反馈式本文介绍反馈式DRO的设计方法，其电路框图和大致的autoCAD版图如下：11.78GDRO设计第2章HFSS11产生S2P文件并在ADS中进行仿真概述：ADS中模型库中自带有一个介质和单根微带线耦合的模型，但是没有一个介质和两根微带线耦合，所以必须在HFSS中建立一个介质和两根微带线耦合的模型，并仿真出S曲线，导出S2P文件，最后导入ADS中进行联合仿真。

2.1 HFSS11导出S2P文件（1）下面是模型和仿真得到的S21曲线（3）导出S2P文件HFSS---->Results--->Solution DATA---->Matrix Data--->Export Matrix Data就是默认的格式不用改，导出来就是s2p文件了11.78GDRO设计2.2 在ADS2008中对产生的S2P文件仿真概述：由第一章的预备知识可知，反馈式振荡器产生振荡必须同时满足幅度条件和相位条件，具体判断这个11.78GDRO是否能振荡的条件就是：(1)放大器的增益大于谐振网络(DRO组成的窄带滤波器)的损耗(一般大10dB比较稳当)。

Ku波段介质振荡器(DRO)研制实例卢士强杨国渝（电子科技大学微波工程系邮编：610054 ）摘要：本文介绍了用三维场精确仿真介质谐振器，并运用负阻理论和谐波平衡法来设计12.75GHz的GaAs MESFET介质稳频振荡器（DRO）。

设计过程使用了Agilent公司的ADS(Advanced Systerm Design )软件对DRO进行了非线性分析和优化设计。

最终对振荡器的性能进行了评估。

关键词：负阻、介质谐振器、振荡器、场效应管、谐波平衡法。

一． 引言振荡器是微波毫米波系统的关键部件之一，其性能好坏直接关系到系统的性能指标。

介质振荡器具有低相噪、高频率稳定度和结构简单等优点。

因此，介质振荡器已成为一种应用广泛的毫米波频率源。

以往的DRO设计，一般通过理论计算DR（介质谐振器）部分，然后通过等效电路转为近似路仿真，然后再经过反复的调试实验，才能成为正品。

本文则运用了三维场的仿真来精确计算DR以及其与微带线耦合的空间的三维场，代替了以往的近似路仿真，从而使振荡器的设计更加准确。

最后运用ADS的软件优化功能，达到最终目标。

二． DRO振荡器设计过程GaAs MESFET振荡器常常用于中等功率以下的频率源，工作频率可达35GHz。

其具体设计形式有许多不同形式，本文采用一种常用的易于调试的负反馈电路。

如图1所示：图1 FET DRO振荡器电路图图2 DRO振荡器等效电路图具体步骤如下：1选用适当的MESFET和适当的电路拓扑结构，一般采用共漏或共源结构，有时也可以根据具体情况采用共栅电路。

加入网络正反馈或负反馈后，满足FET在栅极反射系数ГIN>1,从而使FET处于不稳定区域内。

2调节输出匹配电路，满足从栅极看向器件、负载的电阻为负阻。

即要满足稳定振荡条件：R in＋R L＝0 X in＋X L ＝0 。

3通过给定的FET小信号S参数设计完成上两个步骤后，再对GaAs FET振荡器进行大信号S参数仿真设计。

振荡器DRO的HFSS和ADS联合仿真总结第一篇：振荡器DRO的HFSS和ADS联合仿真总结11.78GDRO设计第1章1.1 1.2第2章2.1 2.2第3章3.1 3.2第4章预备知识 (2)振荡器分为两种：反射式和反馈式.................................................................................2 DRO分为两种：反射式和反馈式 (2)HFSS11产生S2P文件并在ADS中进行仿真 (4)HFSS11导出S2P文件......................................................................................................4 在ADS2008中对产生的S2P文件仿真 (5)放大管ATF36077的直流扫描和直流仿真 (6)直流扫描(目的：确定直流工作点VDS,VGS,ID,为设计偏置电路提供依据)...................6 直流仿真(目的：根据3.1确定的偏置点设计和仿真偏置电路) (8)S参数仿真 (10)第1章预备知识1.1 振荡器分为两种：反射式和反馈式判断这两种形式振荡器是否能振荡的方法分别如下（1）反射式（VCO也属于这一种）（2）反馈式1.2 DRO分为两种：反射式和反馈式本文介绍反馈式DRO的设计方法，其电路框图和大致的autoCAD版图如下：11.78GDRO设计第2章 HFSS11产生S2P文件并在ADS中进行仿真概述：ADS中模型库中自带有一个介质和单根微带线耦合的模型，但是没有一个介质和两根微带线耦合，所以必须在HFSS中建立一个介质和两根微带线耦合的模型，并仿真出S曲线，导出S2P文件，最后导入ADS中进行联合仿真。

2.1 HFSS11导出S2P文件（1）下面是模型和仿真得到的S21曲线（3）导出S2P文件HFSS---->Results--->Solution DATA---->Matrix Data--->Export Matrix Data 就是默认的格式不用改，导出来就是s2p文件了11.78GDRO设计2.2 在ADS2008中对产生的S2P文件仿真概述：由第一章的预备知识可知，反馈式振荡器产生振荡必须同时满足幅度条件和相位条件，具体判断这个11.78GDRO是否能振荡的条件就是：(1)放大器的增益大于谐振网络(DRO组成的窄带滤波器)的损耗(一般大10dB比较稳当)。

ADS软件设计VCO的方法介绍
ADS软件的使用：本章内容是介绍使用ADS软件设计VCO的方法：包括原理图绘制，电路参数的调整优化、仿真等。

下面开始按顺序详细介绍ADS软件的使用方法。

设计振荡器这种有源器件，第一步要做的就是管子的选取，设计前必须根据自己的指标确定管子的参数，选好三极管和变容二极管；第二步是根据三极管的最佳噪音特性确定直流偏置电路的偏置电阻；第三步是确定变容二极管的VC特性，先由指标（设计的振荡器频率）确定可变电容的值，然后根据VC曲线确定二极管两端直流电压；第四步是进行谐波仿真，分析相位噪音，生成压控曲线，观察设计的振荡器的压控线性度。

设计指标：设计一个压控振荡器，振荡频率在1.8GHz左右。

第一步根据振荡频率确定选用的三极管，因为是压控振荡器，所以还需要一个变容二极管；第二步需要用到ADS的直流仿真；第三步通过S参数仿真确定变容二极管的VC曲线；第四步用HB模块来进行谐波仿真，计算相位噪音。

管子的选取：
设计的振荡器采用HP 公司生产的AT41411 硅双极管［12］，变容二极管选MV1404。

AT41411的主要指标有：
低噪音特性：1GHz噪音系数是1.4dB，2GHz噪音系数是1.8dB；
高增益：1GHz时增益为18dB，2GHz时增益为13dB；
截止频率：7GHz，有足够宽的频带；
1.8GHz时最佳噪音特性：Vce＝8V，Ic＝10mA；
振荡器采用的初始电路：振荡器采用的初始电路如下图所示，图中的三极管、二极管以及电阻电容等器件在ADS的器件库中均可以找到。

偏置电路的设计：在电路原理图窗口中点击，打开Component library
按ctrl+F1打开搜索对话窗口。

基于ADS的一种射频振荡器的设计
杨婧;曹姣
【期刊名称】《伺服控制》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】本文介绍了利用ADS仿真软件设计一个振荡频率为2.4GHz的压控振荡器的方法及步骤。

具体包含晶体管和变容二极管的选取,振荡器偏置电路及晶体管振荡器的设计,并且针对振荡器的相关指标进行仿真。

通过ADS的优化,确定电路参数,实现了工作频率为2.4GHz的振荡器。

【总页数】3页(P83-85)
【作者】杨婧;曹姣
【作者单位】中北大学信息探测与处理技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN752
【相关文献】
1.一种新的RFID射频前端振荡器的设计方法 [J], 黄玉兰
2.一种高稳频型射频振荡器的设计∗ [J], 张琴;程骏;柳秀山
3.一种基于ADS仿真的射频放大器设计方法 [J], 牛吉凌;康弘俊
4.一种基于FPGA的多通道AD射频采样设计 [J], 邢连营;
5.一种基于MEMS的射频低相位噪声压控振荡器的研制 [J], 李丽;赵正平;张志国;郭文胜;吕苗;杨瑞霞
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振荡器DRO的HFSS和ADS联合仿真总结振荡器(DRO)是一种基本的无源微波器件，在射频和微波系统中广泛应用。

为了更好地设计和优化DRO的性能，一种常用的方法是利用高频结构模拟软件HFSS联合射频系统仿真软件ADS进行联合仿真。

HFSS是由ANSYS公司开发的一种三维电磁场模拟软件，而ADS是由Keysight公司开发的一种RF和微波电路设计与仿真软件。

联合使用这两种软件可以充分发挥各自的优势，实现对DRO的精确分析和优化设计。

1.HFSS的优势HFSS是一种基于有限元法的全三维电磁场分析软件，能够准确地计算微波器件的电磁场分布和特性参数。

HFSS可以对DRO的微波传输线、谐振腔和耦合结构等进行建模和仿真，能够提供精确的频率响应、S参数和场分布等信息。

通过在HFSS中建立DRO的几何结构，可以对其参数进行调整和优化，并通过频率扫描获取器件的频率和谐振特性，以及频率漂移和杂散抑制等性能指标。

2.ADS的优势ADS是一种专注于射频和微波电路设计的仿真软件，具有强大的电路建模和仿真功能。

ADS可以建立DRO的电路模型，通过连接元件、仿真器件和设定参数等操作，实现对DRO的电路性能分析和优化设计。

在ADS中可以通过分析S参数、杂散响应和频率稳定度等指标，优化DRO的谐振电路和反馈网络，并进行参数匹配和控制电路调节，以实现更好的信号稳定性和杂散抑制。

3.联合仿真流程和优势HFSS和ADS的联合仿真在DRO设计和优化中起到了互补的作用。

其联合仿真流程可以分为以下几个步骤：1)在HFSS中建立DRO的几何模型，并设置材料参数和边界条件等。

2)通过HFSS对DRO的频率响应进行仿真和分析，获取其频率特性和场分布等信息。

3)将HFSS模型导入到ADS中，建立DRO的电路模型。

4)在ADS中对DRO的电路进行仿真，分析其S参数、杂散特性和稳定度等指标。

5)根据仿真结果对DRO的电路参数进行优化设计和调节，实现更好的性能。