ADS 电路包络仿真复习过程.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。ADS 电路包络仿真-l 实验八、电路包络仿真概述这节主要讲述了电路包络(CircuitEnvelop)仿真的基础。针对输入信号是脉冲或诸如GSM、CDMA调制信号，对输出信号作时域和频域仿真。任务运用一个特性放大器，设置电路包络与仿真l 试验仿真参数l 测试失真l 使用解调元件和方程l 仿真具有GSM信号的1900MHz放大器l 作出载波和基带信号数据图形1. 在频域和时域对数据组进行操作目录创建一个PtRF源和特性放大器(behavioralAmp)1332. 设置包络仿真控制器1333. 仿真并作

2、出时域响应图1344. 在特性放大器中加入失真1355. 设置一个解调器和一个GSM源1376. 设置带变量的包络仿真1387. 仿真并对解调结果作图1388. 用一个滤波器对相位失真进行仿真1399. 仿真并作出输入和输出调制曲线14010. 对具有GSM的amp_1900源进行仿真14011. 作出GSM信号数据和频谱图14112. 选作信道功率计算145步骤1创建一个PtRF源和特性放大器（behavioralAmp）。a在amp_1900任务中，新建一原理图并以ckt_env_basic命名用下面的步骤建立一个电路图，如一下图所示。b从system-AmpMixers面板中，调出一个特

3、性放大器（Amplifier）。如下图设置S参数：S21=l0dB，其相位为0度（dB和相位用逗号分开）。S11和S22是-50dB（回波损失或失配衰减）和0度相位。最后，S12也被设置为0，表明没有反向泄漏（reverseleakage)。确保对S21，S11和S22使用dbpolar函数，如下图所示。备注：dbpolar函数是一个把幅度以dB和极化角为度表示的复数转换成用实部和虚部表示复数的函数。c插入一个PtRF-Pulse己调制源，并设置功率为P=dbmtow(0）和Freq=900MHz，同时，编辑下列设置并确保每一个设置的display框都打了勾：OffRatio（超比率）=0,D

4、elay（时延）=0ns，Risetime（上升时间）=5ns,Falltime（下降时间）=10ns，PulseWidth（脉冲宽度）=30ns和Period（周期）=100ns。d插入一个50电阻，其节点名、接地和导线如上图所示。2设置包络仿真控制器a插入一个控制器并设置计算频率为900MHz，Order=l。随后，你将加入失真和增加次数（order）。b设置stop=50ns.这个时间完全满足看到整个脉冲宽度，包括上升、下降时间和延迟。c设置step=lns。这就表明信号每lns就进行一次抽样，所以总共有51个数据采样点。3.仿真并作出时域响应图a仿真并查看状态窗口，你可看到程序在每个时

5、间间隔都要计算一次直到50ns得到最后一个结果。数据显示打开以后，在矩形图中作出Vin和Vout。使其作为时域中载波的幅度。b同时，用Advanced按钮加入第二条轨迹并键入表达式ts（Vout)，这将形成一个复合波形。在另外两个轨迹中，索引1给出了900MHz载波的幅度。c放两个Marker标记在图中，验证上升时间为5ns。d在一个单独的图中，再加入Vout（时域）的幅度。现在，编辑图形，选择需要的轨迹并用TraceOption去掉索引1使其表达式为：mag（Vout）。同时，用PlotOptions关闭X轴自动刻度功能（X-axisAutoScale）。对中间的轨迹，设置X轴范围从600M

6、Hz到1200MHz,如下图所示。通过去掉索引值，你可以得到频域中基波的幅度。增长箭头代表在上升时间(5ns)内脉冲载波增长的幅度。e下一步骤，插入一个列表（list）。当对话框出现时，按Advanced按钮并输入表达式：what(Vout)，点击OK后你将看到对于Vout的依从属性。其目的是为了表明在电路包络数据中存在时域和频域两种形式。两个频率0（dc)和900MHz有51个时间点。矩阵尺寸（MatrixSize)为11矩阵(ADS称为标量)为参考，且数据是复数（900IMHz的幅度和相位）。同时，mix表格包含了所有数据。请试一试调入Mix表格并禁用表格格式来看其结果。f回到前面，设置时

7、间间隔为10ns并仿真。现在，观察你的曲线在低于取样时发生的变化。当时间间隔大于上升时间，你得到的载波并不是正常的包络。在图上，X轴范围已经变大，同时Marker位于0和10ns两点。4在特性放大器中加入失真a编辑放大器：设置增益压缩功率(GainCompressionPower）=5（单位默认为dBm），增益压缩（GainCompression)=1dB,这些值仅仅用来表明这些设置起的作用，请确保这些设置处于显示状态。b设置CE（电路包络）控制器的Order=5并保持时间隔为10ns。同时设置源的输入功率为l0dBm：dBmtow（10）。c仿真并察看数据。如果自动图形范围调整功能(auto

8、scalar)打开，时域图将被调整。在频域图上，设置x轴回到原来的自动刻度并如图放置Marker，在放置点由于放大器失真产生很大的奇次谐波（异相求和一summingout-of-phase）。在包络振幅里，这个值比Vin或Vout的幅度小。同时，因为取样很粗糙，包络形状不是很精确。d设置时间间隔为1ns并再次仿真。刷新后，图形展示了正确的包络。但是Vin和Vout仍旧比包络幅度大，这是由于压缩的原因。为了证实这点，插入一个Vout的列表并且禁用（Suppress)TableFormat。然后下拉滚动条至5ns数据处。现在，你能看到3次谐波相位相差180，使得包络幅度小于基频幅度。5设置一个解调

9、器和一个GSM源关于GSM调制：这是一种载波（典型值为900MHz）的相位调制，在这儿相位的变化表示为1或0。a从Source-Modulated(调制源）面板中，调出一个GSM源并在B点输出端输入管脚标注（节点名）bit_out如下图所示。它看上去似乎没有连接好，但这是正确的。同时，设置源F0=900M且Power=dbtow（10）。同时，去掉压缩GainCompPower=（Blank）。b进入System-Mod/Demod面板并在原理图上放入两个解调器（demodulators）：FM_DemodTuned，如下图所示。设置两个解调器的Fnom为90OMHz。同时对每个输出端进行标注

10、：fm_demod_in和fm_demod_out,如下图所示。这些将用来观察被解调的GSM信号（基带）。关于解调器的备注在这个例子中你可以用相位解调器，但是使用调频解调器会更容易。如果设计解调器，可以运用这种典型的设计来测试电路。另外，可以参照Example目录中的modulator/demodulator（调制解调器）仿真的例子。6设置带变量的包络仿真a在原理图中插入一个VAR(变量）方程并设置stop和step时间，调制带宽(BW)大约为270KHz,如下图所示。其中变量：t_stop设置为大约l00s。用BW值作为分母很方便但并非必须。取样率t_step为BW的5倍。同时请注意ADS默

11、认的包络时间单元（秒）不是特定的。7仿真并对解调结果作图a以数据组名ckt_env_demod仿真。b你前面的图并未建立显示该数据的设置。因此，可在同一个数据显示的独立的图中用一个新的数据组名来保存数据。作出两个FM节点的图作为时域基带信号(Basebandsignalinthetimedomain）。这些轨迹将是实数，索引值为0。解调器只有在基带（类似dc元件）才输出信号。请注意因为没有失真所以两条曲线是一样的。c在一个独立图表中，作出bits_out的实部。除了一些延迟，你应该看到001101010010的样式图。8用一个滤波器对相位失真进行仿真a在放大器中，设置GainCompPower

12、(增益压缩功率）)为5（即放大器输出功率为5dBm)同时设置GainComp=1dB。b确认GSM源功率设置为l0dBm。c在放大器和源之间插入一个Butterworth（巴特沃斯）带通滤波器，如下图所示。这样因为只有窄带信号能通过放大器，所以这将造成一些失真，同时所有信号都能通过第一个解调器。d改变t_step为270KHz带宽的10倍：t_step=l/（10*270e3）。e改变t_step分子为50（200us）：t-stop=50/（270e3）。9仿真并作出输入和输出调制曲线你的图形应该显示与下图相似的从输入到输出的失真和时延。10对具有GSM的amp_1900源进行仿真a打开先前

13、的原理图设计：hb_2Tone,并以一个新的名称：ckt_env_gsm保存。b删除以前所有的仿真控制器、变量等。通过以下方式修改原理图：1）插入一个Envelopeconroller（包络控制器），2)插入一个PtRF_GSM源，3)按下图创建VAR。仿真元件和变量与最近一次包络设计相似。因此，你可以在原理图上用Edit)Copy/Past创拷贝粘贴）命令完成。同时确保bit_out节点在GSM源上。关于CE（电路包络）值设置的备注：在本次仿真中，200us的t_stop（是前一次仿真的两倍）将给出一个更好的频谱分辨结果。将t_step设置为带宽（BW)（270.833KHz）的整数倍。总的

14、来说，这样设置并不是必需的，但这可以让你对频率的相位有一个准确的计算。同时，CE的开始时间（starttime）的默认值都是0秒，这个一般不要改动。如要查看该设置，用Display栏并打开Start。c检查你的设置，然后仿真并查看状态窗口。11作出GSM信号数据和频谱图a在数据显示中，插入一个Vout列表，同时用PlotOptions设置Engineering的格式并勾上TransposeData,如右图所示。现在，你可以看到在每个时间间隔CE计算每个频点的值。滚动(Scroll）到最后你可以在最后一个t_stop时间点看到最后一个点的值。b用Kaiser窗口作出Vout的dBm载波频谱数据图

15、。放置两个Marker在GSM带宽（大约270kHz）两边来测量Bw。这是中心频率附近的输出频谱。Kaiser窗口将保证每一个和最后一个时间数据点为0；这会改善所计算频谱的动态范围，同时一降低噪声基底。关于混频器的CE的备注通过对话框在缺省状态下Kaiser窗观察频谱数据。它假设载波索引值是1。但是对于一个混频器，你需要编辑轨迹并用正确的索引值代替1。正确的索引值来自于你的IF或RF频率的Mix表。c在Vout图中，插入Vin(相同的数据格式类型）并用Markers来验证增益是否大约为35dB。这和以前用理想的Gummel-Poon模型对amp_1900仿真的结果相符合。d插入另外的两个图：一

16、个包括所有时间点的Vout1和一个时域Vout幅度的矩形图，如下图所示。正如你所看到的，两个图的振幅幅度大小没有什么变化。对于GSM来说，这说明因为GSM是相位调制，放大器对于基带只增加很小或是没有失真。e再插入另外两个图：一个是Vout的相位，这是为了看清在200ns内相位的变化。注意到相位圆的y轴是从0到土180（类似一个网络分析仪）。同时，插入一个bits_out数据图，这些是从源出来的一些原始数据。下面的步骤中，你将操作这些数据并得出两者之间的关系。f一个方程能对数据解调。如图所示在baseband.方程中，unwrap函数的功能是从绝对相位中去掉士180度的转化格式。diff函数将区

17、分展开的(unwrapped)倾斜度。除以360将以Hz表示数值。这个解调输出是必要的。写出方程并作出如下图形。g在基带(basedband)图中，加入一条时域的bit_out曲线。它将在0附近，除非你编辑曲线（editthetrace），如下图所示。进入PlotAxes栏并对这条新曲线选择RightY-axis（y轴在右侧）。h下一步，在PlotOptions中，去掉白动刻度并重置右边y轴从-1.25到1.25。最后，在图上X轴上直接键入光标并输入+10us然后回车来产生10us的延迟，如下图所示。10us的移动是通过放大器产生的延迟。现在，你应该对输入到输出基带有一个完全的比较了。关于数据

18、的备注：你可以划线表示基带信号可能的状态并直接在图上标示状态（00，01，10，11），如图所示。i保存所有的作业。到这个实验过程为止，你己经了解了所有ADS的基本知识，在最后一个练习实验中，你将把所有电路综合进行最后测试。12选作信道功率计算a在数据目录中新建一页，PageNewPage,并按下图命名。b用ADS的channel_power函数，写两个方程式计算频谱中的功率。第一个方程限制、定义了调制带宽。第二个方程式channel_pur使用了ADS的channel_power_vr函数,这里，vr表示在计算中使用的是电压而不是电流。方程中Vout1是1900MHz的频点。同时，50是系统阻抗，“Kaiser”是一个降低噪声基底的窗口，加30是把最后值转化为dBm.（0dBm=0.001W)。c列出channel_pwr方程，你将看到在GSM信号带宽里的功率。电路包络仿真的计算也能运用到其它调制模型中。附加练习：1在原理图上描描功率并观察输出端的变化。2在输出端使用FM解调器并再次运行仿真。在amp_1900中比较位输入和位输出(bitsinandbitsout）。3进入范例文件：examplesTutorialModSource_prjPi4DQPSK,复制源和数据显示器到你的目录下并在放大器上试用源，把数据显示器作为参考来指导你的实验。-