Bắt đầu hệ thống Khảo sát hình Tạo Workspace Xem duyệt tìm file workspace cấp bậc 5 Tạo thiết kế giản đồ lọc thông thấp 6 Cài đặt chạy mô Lab 4: Mô tham số S Sao chép tập lab3 lưu với tên s_params Mô hiển thị kết Thêm trở kháng LO: chuỗi R-C 10 Vẽ trở kháng S11 11 Thêm tần số cho RF IF 12 Thêm DC lý tưởng cung cấp điện cảm 12 Cài đặt Sweep Plan 13 Chỉnh sửa điều khiển mô S-Parameter 13 Kiểm tra mạch 14 10 Chỉnh sửa BJT_PKG 15 11 Điều chỉnh tham số mạch 16 12 Đọc ghi liệu S-Parameter với S2P file 16 13 Gán S2P với data file mô 16 Lab 10 TDR LinCalc với mô Transient 18 Mở cửa sổ sơ đồ thiết lập mạch 18 Mô vẽ sơ đồ 18 Thay đổi mô thời gian để giảm bớt độ phân giải 19 Thay đổi bước thời gian thành 0,01 ns thay đổi Chiều rộng MLIN đến 20 mô 21 Lưu sơ đồ hiển thị liệu (trans_simple) 21 Tạo sơ đồ 21 Mô vẽ sơ đồ trả lời Vin 22 Sử dụng LineCalc để xác định MLIN trở kháng để tạo dòng phù hợp 25 Giảm thiểu LineCalc 25 10 Đặt lại mạch thiết lập phương trình để tính khoảng cách 25 11 Thêm phương trình để tính trở kháng rho đường 27 12 Sử dụng LineCalc để tổng hợp dòng phù hợp 28 13 Tại thời điểm này, đóng LineCalc lưu schemtatic 29 Lab 11 Mô khuếch đại ACPR 30 Tạo new project, copy thiết kế chỉnh sửa 30 Thêm L điều chỉnh đầu 31 Tạo mạch phụ (sub-circuit) 31 Tạo sơ đồ để thử nghiệm LNA 32 Mô S-parameter: gain circle, noise circle, stability 32 Thiết lập mô công suất đầu vào quét nguồn P_nHarm source 35 Thiết lập Multi-Harmonic Load Tuner sử dụng mô 2-tone HB 37 Mô ACPR 38
SỬ DỤNG ADS CƠ BẢN
Khảo sát màn hình chính
Để điều chỉnh và xử lý dự án thiết kế, bạn cần nhấn chuột vào File trên thanh công cụ Tiếp theo, chọn View, sau đó nhấn vào Option Để quản lý cửa sổ, hãy nhấn chuột vào Window Cuối cùng, nếu cần trợ giúp, bạn có thể nhấn vào Help.
Tạo một Workspace mới
• Trong hộp thoại New Workspace đặt tên cho Workspace là Lab1 rồi click Create Workspace
Hình 1: Đặt tên cho Workspace mới
Xem bộ duyệt tìm file workspace và cấp bậc của nó
Trên màn hình chính File Browser ta sẽ thấy được địa chỉ của workspace hiện tại
Hình 2: File Browser của Workspace
Tạo một thiết kế giản đồ lọc thông thấp
Trên màn hình chính, bạn hãy nhấp vào File > New > Schematic hoặc sử dụng biểu tượng trên thanh công cụ Khi hộp thoại New Schematic xuất hiện, hãy đặt tên cho giản đồ là lpf (low-pass filter).
Để tạo một giản đồ mới, trước tiên hãy xem xét các hộp thoại trên thanh công cụ của Schematic Trong phần Lumped-Components, chọn tụ điện C và thực hiện thao tác xoay bằng cách nhấp chuột phải chọn Rotation, hoặc sử dụng tổ hợp phím Ctrl+R, hoặc vào menu Edit và chọn Rotation.
To begin, draw capacitor C on the diagram Next, select the inductor, ground connections, and wires as illustrated Set the value of C2 to 3 pF Finally, navigate to Simulation, choose S_Param, and select Terminations to proceed with the simulation.
Hình 5 Thiết kế bộ lọc thông thấp sử dụng S-parameters
Cài đặt và chạy mô phỏng
To set up the simulation, double-click on the S-Parameters to open the dialog box, where you can change the step size to 0.5 and click Apply In the Display section, select Start, Stop, and Step values Finally, click OK to close the dialog box and configure the simulation data.
Chọn Simulate trên thanh công cụ > Simulation Setup
Mô phỏng tham số S
Sao chép bài tập lab3 và lưu nó với tên s_params
a Xóa nguồn AC và mô phỏng đồng thời các tham số, đẳng thức b Thêm điều kiển mô phỏng S-Parameter với Start = 100MHz, Stop=2GHz và
Step0 MHz c Thêm names node Vin và Vout
Mô phỏng và hiển thị kết quả
a Kiểm tra tên dataset kaf s_params và sau đó simulate b Mở new Data Display và lưu với tên s_params thêm một rectangular plot của S-
21 (dB) c Tương tự thêm Vout dB từ ac_sim d Chỉnh sửa vẽ Trong Plot Options và chỉnh sửa scale các giá trị Min, Max và Step
Hình 7 Data display của Vout và S(2,1)
Thêm trở kháng LO: các chuỗi R-C
a Trong giản đồ dưới đây bao gồm các thành phần cấu thành lên oscillator:
C=1.0pF và R-P Ohm và nối đất b Simulation S-21 mọt lần nữa với dải tần số từ 100MHz đến 2GHz với bước nhảy
Dataset 100MHz được đặt tên là s_lo Tiếp theo, tắt hoạt động của LO và tiến hành mô phỏng một lần nữa, lưu kết quả với tên dataset là s_nolo Cuối cùng, trong cửa sổ hiển thị, thêm một hình vẽ với hai S-12, một với LO và một không có LO.
Hình 8 S-params có LO và không LO e Lưu dữ liệu bằng tên s_params.
Vẽ trở kháng S11
a Trong cùng cửa sổ data display thêm biểu đồ smith với S-11 từ dataset s_lo
Hình 9: Lược đồ Smith của S-11 b Sửa đổi Readout trong Edit Marker Properties Zo tới 50 và ấn OK
To modify the Zo value to PortZ(1), set Zo to 50 Next, add a list and select S data along with PortZ Use the Plot Options to choose the Suppress feature for optimal results.
Hình 11 List data S và PortZ
Thêm tần số cho RF và IF
Để thực hiện các bước trong quá trình thiết kế mạch, đầu tiên, từ bảng tìm kiếm, chọn loại Eqn Based-linear và thêm một cổng Z Eqn vào vị trí đầu trong bộ song song Tiếp theo, gán giá trị Z[1,1] bằng biến Z_IF Sau đó, thêm một cổng Z 1-Port Eqn ở đầu ra trở kháng và gán giá trị Z[1,1] = Z_RF Cuối cùng, thêm một VAR và đặt giá trị Z_IF và Z_RF theo hình vẽ.
Hình 12 Edit instance Parameters cho VAR
Thêm một DC lý tưởng cung cấp điện cảm
a Chọn DC feed trong Lumped Components vào giữa transitor và điện trở RB b Thêm 1 DC feed nữa giữa điện trở và cuộn cảm RC
Cài đặt Sweep Plan
In the simulation, select the Sweep Plan option Configure the sweep for three points: RF frequency, IF, and LO First, choose the Sweep Type, adjust it to Single Point, and then click the Add button.
Hình 14 Cài đặt tham số cho miền quét c Chọn Apply và ấn OK
Chỉnh sửa điều khiển mô phỏng của S-Parameter
a Nhấn đúp vào S-parameter simulation controller b Trong tab Frequency chọn User sweep plan và chọn SwpPlan1
Hình 15 Chọn User sweep plan c Trong tab Display chọn SweepPlan bỏ Start, Stop và Step
Kiểm tra mạch
Hình 16 Kiểm tra mạch a Cài đặt dataset mới có tên là s_zport và ấn Simulate sau đó vẽ S-11 bằng lược đồ
Smith b Xóa Z-ports và chạy mô phỏng lại với tên dataset là s_no_zport c Lưu sơ đồ với tên s_params
Hình 17 S-11 có Z-port và không Z-port
Chỉnh sửa BJT_PKG
a Mở một cửa sổ giản đồ mới copy giản đồ vừa vẽ vào file mới
Hình 18 Chỉnh sửa BJT_PKG b Thêm VAR = 0.2 pF c Tiếp tục làm tương tự với dữ liệu s_no_port và s_port hiển thị S-11
Điều chỉnh tham số của mạch
a Tạo một dataset mới có tên s_cj_tune và Simulate một lần nữa b Mở cửa sổ Data display mới vẽ sơ đồ Smith S-11 c Tune mode
Đọc và ghi dữ liệu S-Parameter với S2P file
To export data in the Data display window, click on Tools in the toolbar and select Data File Tool or the corresponding icon In the dialog box, choose "Write data file from dataset" and then select Touchstone Set the output file name to my_file.s2p For the complex data format, select Mag/Angle, and for the data notation format, choose Default.
Datasets chọn s_zport e Click Write to File
Hình 20 Viết dữ liệu từ dataset
Gán S2P với data file và mô phỏng
To create a new diagram, start by searching for S2P in the toolbar Click on S2P and set the browser to "All files." Next, browse and select "Open" to load my_file.s2p Copy the Sweep Plan and S-parameter from the S-params into the diagram Finally, simulate the dataset under the name my_s2p and plot the results to verify the simulation.
Hình 21 Giản đồ S2P g Lưu thiết kế với tên s_2p
Hình 22 Sơ đồ Smith của S-11 bằng gán S2P
TDR và LinCalc với mô phỏng Transient
Mở một cửa sổ sơ đồ mới và thiết lập mạch
Chèn nguồn VtStep (Miền thời gian) với Vhigh = 1V và Rise = 1 nsec mà không có độ trễ Đồng thời, chèn bộ điều khiển thoáng qua với tham số StartTime = 0ns và StopTime = 6 ns.
MaxTime được thiết lập là 0,01 ns, đây là bước thời gian lấy mẫu Tiếp theo, từ bảng Tlines-Microstrip, chèn MSUB với các giá trị mặc định Sau đó, chèn MLIN với kích thước W = 10 và L = 2000 triệu, tạo ra một đường mạch hẹp và dài (2 inch) để định tuyến tín hiệu Thêm tên nút Vin và Vou, cùng với hai điện trở 50 ohm và dây dẫn Cuối cùng, lưu sơ đồ với tên: transient_simple.
Mô phỏng và vẽ sơ đồ
Mô phỏng sơ đồ và mở một màn hình dữ liệu mới bằng cách chèn cốt truyện cho Vin và Vout Đặt điểm đánh dấu vào cốt truyện, nơi các điện áp bằng nhau, gần thấp hơn một phần của các cạnh tăng Viết phương trình để tính toán sự khác biệt giữa các giá trị trục x của các đánh dấu, sử dụng chức năng indep và danh sách độ trễ đánh dấu Để loại bỏ các biến không hợp lệ, hãy bấm vào hộp Hiển thị dữ liệu độc lập kiểm tra Cuối cùng, chọn cả hai điểm đánh dấu bằng phím SHIFT và di chuyển chúng bằng phím mũi tên; khi thời gian tăng lên, giá trị độ trễ đánh dấu sẽ tự động cập nhật.
Thay đổi mô phỏng thời gian để giảm bớt độ phân giải
Thay đổi MaxTimeStep thành 0,1 nsec và mô phỏng lần nữa.
Thay đổi bước thời gian thành 0,01 ns và thay đổi Chiều rộng MLIN đến 20 và mô phỏng 21 5 Lưu sơ đồ và hiển thị dữ liệu (trans_simple)
5 Lưu sơ đồ và hiển thị dữ liệu (trans_simple)
Tạo một sơ đồ mới
Để hoàn thành sơ đồ cuối cùng (trans_simple), lưu lại dưới tên trans_tdr Tiếp theo, thêm một biến VarEqn để tăng điện áp nguồn lên 2 V Thiết lập bộ điều khiển thoáng qua với thời gian dừng 10 nsec và bậc thang 0,01 Thiết lập nguồn tương tự như sơ đồ cuối cùng, nhưng điều chỉnh mức tăng điện áp từ Vlow = 0 đến Vhigh = 2 V, với giá trị này được đặt trong VAR Ngoài ra, thiết lập độ trễ 1 nsec và thời gian tăng 0,01 nsec Cuối cùng, hoàn thiện mạch bằng cách truy cập bảng Tlines_ideal và chèn TLIN.
Mô phỏng và vẽ sơ đồ trả lời tại Vin
Mở một màn hình hiển thị dữ liệu mới và cốt truyện Vin để kiểm tra phản hồi của dòng tham chiếu và MLIN Sau đó, thay đổi MLIN thành 5 triệu rộng, thực hiện mô phỏng và vẽ đồ thị đáp ứng.
Mô phỏng c Thêm một MLIN khác để bạn có cả một đường kẻ dày (20 triệu) và mỏng dòng (5mils)
Mô phỏng và xem phản ứng.
Sử dụng LineCalc để xác định MLIN trở kháng và để tạo ra một dòng phù hợp
phù hợp a Từ cửa sổ sơ đồ bắt đầu LineCalc:
Công cụ> LineCalc> Bắt đầu LineCalc Các cửa sổ chính sẽ xuất hiện như được hiển thị ở đây
Đặt lại mạch và thiết lập các phương trình để tính khoảng cách
a Đặt lại mạch để chỉ chứa MLIN
Mô phỏng lại và phóng to vào cốt truyện có phản hồi MLIN hiển thị.
Thêm các phương trình để tính trở kháng rho và đường
Thêm các phương trình vào màn hình dữ liệu để tính toán trở kháng Z_line tại bất kỳ điểm nào khi di chuyển một nhà sản xuất (m3).
Sử dụng LineCalc để tổng hợp một dòng phù hợp
Quay lại chương trình LineCalc, nhập giá trị trở kháng và chiều dài điện tính bằng độ cho tín hiệu 1 GHz Nhấn nút Tổng hợp để chương trình tạo ra chiều dài và chiều rộng như hình ảnh minh họa Sau đó, quay lại sơ đồ và loại bỏ các yếu tố không cần thiết Tiến hành mô phỏng lại, bạn sẽ thấy rằng MLIN mới hoạt động hoàn hảo với đặc điểm không gián đoạn, rho gần bằng không và z_line đạt 50 ohms.
Mô phỏng bộ khuếch đại và ACPR
Tạo new project, copy 2 thiết kế và chỉnh sửa
To create a new project for an amplifier, open the schematic titled "ckt_env_mixer" within the mixer project and use the "Save As" option to save it in the networks library of the amplifier project, naming it "amp_LNA." Next, incorporate the "bjt_pkg" circuit into the new schematic "amp_LNA" and save it under the name "bjt_pkg" within the amplifier project Afterward, access the amplifier project and adjust the S-parameter measurement to align with the output frequency of 900Hz.
• Bỏ LO và thay bẳng RP ohm
• Thay thế nguồn RF source bằng Term với Num=1, và đảm bảo Vout port
• Thêm bộ điều khiển S-parameter f:100 MHz đến 2GHz trong 10MHz steps
Bỏ qua bộ điều khiển envelope và các phương trình VAR liên quan đến f Tiến hành mô phỏng và hiển thị S-parameters trên màn hình S11 và S22 được thể hiện trên đồ thị Smith với các điểm đánh dấu tại 900MHz Đồng thời, S21 và S12 được vẽ trên đồ thị chữ nhật để xác minh giá trị của chúng Lưu ý rằng văn bản đánh dấu (Smith) đã được chỉnh sửa thành Zo hoặc 50 ohms.
Thêm L và điều chỉnh đầu ra
Tại tần số 900 MHz, S22 thể hiện điện dung và dãy cuộc cản gần đạt yêu cầu để di chuyển về trung tâm Để tối ưu hóa, cần đảm bảo các điểm đánh dấu tại 900 MHz và chèn một dãy cuộn cảm ở đầu vào Hơn nữa, việc chọn cuộn cảm và điều chỉnh nó gần trung tâm của biểu đồ Smith sẽ cải thiện S21.
15 dB và S11 gần giá trị hiện tại
Tạo mạch phụ (sub-circuit)
a Thiết lập mạch như hình:
• Bỏ nguồn Vcc và thay nó với đầu nói cổng Num=3
• Kết nối và chèn một cổng khác Num=4 b Đổi tên cổng: P1: RF_in, P2: RF_out, P3: Vcc, P4: Gnd
Để thiết kế một bộ khuếch đại 900 MHz, trước tiên chọn cuộn cảm phù hợp với giá trị 26.5 c Tiếp theo, tạo biểu tượng mới bằng cách vào Window > New Symbol và sử dụng công cụ Draw > Polygon để vẽ biểu tượng cho khối khuếch đại Sau khi hoàn thành, lưu sơ đồ bằng cách vào View > Create/Edit Schematic Cuối cùng, truy cập File > Design Parameters để nhập mô tả vào tab chung và làm sạch thư mục mạng bằng cách loại bỏ các sơ đồ không cần thiết.
Tạo sơ đồ mới để thử nghiệm LNA cơ bản
a Trong amplifier_prj, mở một sơ đồ mới và lưu nó LNA_basic b Chèn amp_LNA và sơ đồ và bjt_plg để xác minh 3 cấp bậc cho mạch
Mô phỏng S-parameter: gain circle, noise circle, và stability
Để thiết lập mô phỏng S-parameter với nhiễu, trước tiên, bạn cần tạo sơ đồ hiển thị và chèn các phương trình đo lường như Mu, MuPrm và GaCir từ bảng S-parameter, đảm bảo giá trị của phương trình gain circle là 25dB và điểm mặc định là 51, với Vcc = 3.0 volts Đặt tên tệp dữ liệu là LNA_sparms và tiến hành mô phỏng Sau khi mô phỏng hoàn tất, thay đổi dữ liệu mặc định cho LNA_sparms Trong màn hình hiển thị, chèn biểu đồ Smith và đánh dấu trên vòng tròn Tiếp theo, chèn đồ thị rectangular plot cho mu và mup, đánh dấu mu khoảng cách từ trung tâm đến đầu ra gần nhất Chèn hai phương trình và vẽ đồ thị hiển thị, đồng thời thêm danh sách với nf(2), Nfmin và Sopt Trong phần hiển thị dữ liệu, thêm phương trình và đặt lại giá trị mô phỏng về 900 MHz Mô phỏng lại và chèn đồ thị Smith với phương trình my_ns để quan sát noise circle cho giá trị nf2 Cuối cùng, trong phương trình, thay đổi nf2 = 1 để thấy vòng tròn mới và lưu hiển thị dữ liệu cùng sơ đồ.
Thiết lập mô phỏng công suất đầu vào quét bằng nguồn P_nHarm source
a Lưu sơ đồ: LNA_hb b Chỉnh sửa sơ đồ:
• Thêm biến Pavs vào VAR- nguồn năng lượng có sẵn
• Chèn nguồn P_nHarm source( mỗi P[n] là công suất trong sóng hài)
• Chèn bộ điều khiển HB
Chèn đầu dò c để mô phỏng và vẽ ba sóng hài quét cho Vin và Vload trên cùng một đồ thị sử dụng dialogbox Sau đó, chèn đồ thị mới và thêm các tín hiệu thời gian cho Vin và Vload Cuối cùng, lưu đồ thị và hiển thị dữ liệu một cách rõ ràng.
Thiết lập Multi-Harmonic Load Tuner sử dụng mô phỏng 2-tone HB
a Lưu sơ đồ trước đó với tên mới: LNA_2tone b Sửa đổi sơ đồ để trông giống nhứ sơ đồ hiện thị ở đây:
• Chèn 2 S1P_Eqns( bảng màu Eqn Based_Linear) và đặt chúng hiện thị
• Chèn VAR cho source_tuner hiện thị
• Chèn đầu dò dòng điện Icc
• Chỉnh sửa VAR bằng cách đặt Vcc=3, spacingPkHz, và RF_freq0 MHz, và Pavs=-20 Pavs là nguồn năng lượng có sẵn
Sử dụng nguồn V_nTone thiết lập với hai tần số và khoảng cách, -3dBm được áp dụng để phân chia công suất giữa hai tần số tại mỗi giá trị trở kháng Z_s sẽ được xác định.
Mô phỏng ACPR
a Thiết lập sơ đồ mới: ACPR_env
Phép đo này thường được thực hiện trên bộ khuếch đại công suất, nhưng amp 900MHz sẽ được sử dụng thay thế Nguồn CDMA và các biến được gán giá trị theo tiêu chuẩn CDMA Cần lưu ý rằng thiết lập này chỉ gửi dữ liệu Vout_fund và tập dữ liệu Tiến hành mô phỏng và mở màn hình hiển thị dữ liệu mới, sau đó lưu lại dưới tên ACPR_env Viết một phương trình cho dữ liệu Vout trong tập dữ liệu và vẽ đồ thị trong miền thời gian để xác minh tính hợp lý của Vout Cuối cùng, viết hai phương trình để vẽ quỹ đạo I và Q, sử dụng các phương trình đã đề cập.
Vfund e Viết một phương trình để vẽ phổ sửa dụng hàm fs và cửa sổ Kaiser
