ADS射频电路设计基础与典型应用PDF电子书下载

第1篇 ADS初识篇 2

第1章 射频电路与ADS 2

1.1 射频概念和射频应用 2

1.2 ADS概述 4

1.2.1 ADS设计仿真功能 4

1.2.2 ADS与其他软件、测量仪器和厂商元件模型的连接 6

1.2.3 ADS 2008～ADS 2013新增加的功能 6

1.3 启动和退出ADS 7

1.3.1 启动ADS 7

1.3.2 退出ADS 9

1.4 ADS 2013的4种工作视窗 10

1.4.1 主视窗 10

1.4.2 原理图视窗 10

1.4.3 数据显示视窗 11

1.4.4 layout版图视窗 12

习题 13

第2章 ADS主视窗 14

2.1 工作界面 14

2.2 菜单栏 15

2.2.1 【File】菜单 15

2.2.2 【View】和【Options】菜单 25

2.2.3 【Tools】和【Window】菜单 28

2.2.4 【DesignKits】、【DesignGuide】和【Help】菜单 29

2.3 工具栏 30

2.3.1 工具栏说明 31

2.3.2 工具栏操作举例 31

2.4 文件浏览和管理 33

2.4.1 文件浏览区 33

2.4.2 工作空间浏览和管理 34

习题 36

第3章 ADS设计仿真视窗 37

3.1 原理图视窗 37

3.1.1 工作界面 37

3.1.2 菜单栏 39

3.1.3 工具栏 40

3.1.4 元件面板列表、元件面板和元件使用记录 43

3.2 Layout版图视窗 53

3.3 数据显示视窗 54

3.3.1 工作界面 54

3.3.2 菜单栏 55

3.3.3 工具栏 56

3.3.4 数据显示方式 57

习题 59

第2篇 ADS使用篇 61

第4章 ADS基本操作 61

4.1 创建工作空间与原理图 61

4.1.1 创建工作空间 61

4.1.2 创建原理图 62

4.2 设计原理图 63

4.2.1 在原理图视窗搭建电路的基本步骤 63

4.2.2 在原理图视窗中设计一个电路 64

4.3 原理图仿真与结果显示 65

4.3.1 原理图仿真 65

4.3.2 在数据显示视窗显示仿真结果 68

4.4 原理图调谐 69

4.4.1 调谐的设置 69

4.4.2 观察电路调谐的仿真结果 71

4.5 原理图优化 72

4.5.1 不加变量控件的优化设置 72

4.5.2 不加变量控件的优化结果 76

4.5.3 带变量控件的优化设置 77

4.5.4 带变量控件的优化结果 79

4.6 设计向导 79

4.6.1 利用设计向导完成原理图 79

4.6.2 利用设计向导观察仿真结果 83

4.6.3 搭建带有子电路的原理图 84

习题 86

第5章 ADS仿真概述 88

5.1 ADS仿真功能 88

5.1.1 ADS仿真列表 88

5.1.2 射频电路模块常用的仿真方式 89

5.2 直流（DC）仿真 90

5.2.1 直流仿真面板 90

5.2.2 直流仿真控件参数设置 91

5.3 交流（AC）仿真 96

5.3.1 交流仿真面板 96

5.3.2 交流仿真控件参数设置 97

5.4 S参数仿真 100

5.4.1 S参数仿真面板 101

5.4.2 S参数仿真控件参数设置 102

5.5 谐波平衡（HB）仿真 105

5.5.1 谐波平衡仿真面板 106

5.5.2 谐波平衡仿真控件参数设置 107

5.6 大信号S参数（LSSP）仿真 112

5.7 增益压缩（XDB）仿真 112

5.8 电路包络（Envelope）仿真 112

5.8.1 电路包络仿真面板 112

5.8.2 电路包络仿真控件参数设置 113

5.9 瞬态（Transient）仿真 115

5.9.1 瞬态仿真面板 116

5.9.2 瞬态仿真控件参数设置 116

习题 119

第6章 ADS自带的仿真实例 120

6.1 直流仿真实例 120

6.1.1 单点直流仿真实例 120

6.1.2 带变量扫描的直流仿真实例 124

6.2 交流仿真实例 127

6.2.1 交流仿真实例原理图 127

6.2.2 交流仿真实例的仿真结果 129

6.3 S参数仿真实例 131

6.3.1 S参数仿真实例原理图 132

6.3.2 S参数仿真实例的仿真结果 133

6.4 谐波平衡仿真实例 135

6.4.1 射频输入恒定的谐波平衡仿真实例 135

6.4.2 带变量扫描的谐波平衡仿真实例 136

6.5 增益压缩仿真实例 138

6.5.1 增益压缩仿真实例原理图 139

6.5.2 增益压缩仿真实例的仿真结果 141

6.6 大信号S参数仿真实例 143

6.6.1 大信号S参数仿真实例原理图 143

6.6.2 大信号S参数仿真实例的仿真结果 144

6.7 电路包络仿真实例 145

6.7.1 电路包络仿真实例原理图 145

6.7.2 电路包络仿真实例的仿真结果 147

6.8 瞬态仿真实例 148

6.8.1 瞬态仿真实例的原理图 148

6.8.2 瞬态仿真实例的仿真结果 149

习题 150

第3篇 ADS设计篇 153

第7章 匹配网络的设计 153

7.1 匹配网络的理论基础 153

7.1.1 匹配网络的目的和选择标准 153

7.1.2 集总参数元件匹配网络的设计 153

7.1.3 分布参数元件匹配网络的设计 154

7.1.4 混合参数元件匹配网络的设计 155

7.2 利用史密斯圆图设计匹配网络 156

7.2.1 打开史密斯圆图窗口【Smith Chart Utility】 156

7.2.2 【Smith ChartUtility】窗口的工作界面 157

7.2.3 【SmithChartUtility】窗口的菜单栏和工具栏 157

7.2.4 【Smith ChartUtility】窗口的作图区和元件调用面板 158

7.2.5 【SmithChartUtility】窗口的匹配网络预览及响应区 164

7.2.6 利用史密斯圆图设计匹配网络的实例 165

7.3 利用Design Guide设计匹配网络 172

7.3.1 利用Design Guide设计单支节匹配网络 172

7.3.2 利用Design Guide设计λ/4阻抗匹配网络 176

7.4 利用阻抗匹配工具设计匹配网络 178

7.4.1 设计低通匹配网络 178

7.4.2 利用阻抗匹配工具进行设计 179

7.4.3 观察仿真结果 181

习题 183

第8章 定向耦合器的设计 184

8.1 定向耦合器的理论基础 184

8.1.1 定向耦合器的基本功能和参数指标 184

8.1.2 微带分支定向耦合器的散射参数 185

8.2 传输线计算工具LineCalc简介 186

8.2.1 【LineCalc】的工作界面 186

8.2.2 【LineCalc】的使用方法 187

8.3 微带分支定向耦合器原理图的设计、仿真与优化 188

8.3.1 设计微带分支定向耦合器 188

8.3.2 微带分支定向耦合器原理图仿真 191

8.3.3 微带分支定向耦合器原理图优化 193

8.4 微带分支定向耦合器版图的生成与仿真 198

8.4.1 生成微带分支定向耦合器版图 198

8.4.2 微带分支定向耦合器版图仿真 200

习题 202

第9章 功率分配器的设计 203

9.1 功率分配器理论基础 203

9.1.1 功率分配器技术指标 203

9.1.2 窄带功率分配器 204

9.1.3 宽带功率分配器 206

9.2 功率分配器设计向导 206

9.2.1 设计3dB单节功率分配器 206

9.2.2 设计不等功率分配的单节功率分配器 210

9.2.3 设计3dB多节功率分配器 212

9.3 由设计向导得到的功率分配器的实现 214

9.3.1 设计原理图 214

9.3.2 原理图仿真及显示仿真数据 215

9.3.3 生成版图并仿真 217

9.4 功率分配器的设计 222

9.4.1 设计原理图 222

9.4.2 原理图优化 225

9.4.3 生成版图、版图仿真和实验测试 228

习题 230

第10章 低通滤波器的设计 231

10.1 低通滤波器的理论基础 231

10.1.1 理想滤波器的4种基本类型 231

10.1.2 低通滤波器的响应 232

10.1.3 集总元件低通滤波器 233

10.1.4 阶梯阻抗低通滤波器 233

10.1.5 短截线低通滤波器 234

10.2 集总参数低通滤波器的设计 235

10.2.1 低通滤波器设计向导 235

10.2.2 设计集总参数低通滤波器 238

10.3 微带线阶梯阻抗低通滤波器的设计 243

10.3.1 设计指标和理论分析 243

10.3.2 阶梯阻抗低通滤波器原理图的设计 244

10.3.3 阶梯阻抗低通滤波器原理图的优化 247

10.3.4 群延时、带内驻波比和寄生通带仿真 251

10.3.5 生成阶梯阻抗低通滤波器版图 253

10.4 微带短截线低通滤波器的设计 256

10.4.1 设计指标和理论分析 257

10.4.2 微带短截线低通滤波器原理图的设计 258

10.4.3 微带短截线低通滤波器原理图的优化 261

10.4.4 生成微带短截线低通滤波器版图 264

10.5 利用设计向导将集总参数滤波器转换为微带滤波器 267

10.5.1 LC滤波器向微带滤波器的转换 267

10.5.2 Kuroda变换 270

习题 273

第11章 带通和带阻滤波器的设计 274

11.1 带通和带阻滤波器的理论基础 274

11.1.1 滤波器的变换 274

11.1.2 平行耦合微带线带通滤波器 275

11.1.3 微带短截线带阻滤波器 276

11.2 集总参数带通滤波器的设计 276

11.2.1 集总参数带通滤波器设计向导 277

11.2.2 设计集总参数带通滤波器 279

11.3 平行耦合微带线带通滤波器的设计 286

11.3.1 设计指标和理论分析 286

11.3.2 平行耦合微带线带通滤波器原理图的设计 286

11.3.3 平行耦合微带线带通滤波器原理图的优化 291

11.3.4 生成平行耦合微带线带通滤波器版图 295

11.4 微带短截线带阻滤波器的设计 299

11.4.1 设计指标和理论分析 300

11.4.2 微带短截线带阻滤波器原理图的设计 300

11.4.3 微带短截线带阻滤波器原理图的优化 305

11.4.4 生成微带短截线带阻滤波器版图 308

习题 312

第12章 低噪声放大器的设计 313

12.1 低噪声放大器的理论基础 313

12.1.1 小信号放大器的设计 313

12.1.2 放大器的稳定性 314

12.1.3 放大器的增益 315

12.1.4 放大器输入输出驻波比 316

12.1.5 放大器的噪声 316

12.2 晶体管研读、下载、安装和分析 317

12.2.1 研读晶体管芯片资料DataSheet 317

12.2.2 下载并安装晶体管库文件 323

12.2.3 晶体管分析 326

12.3 设计指标与选择晶体管 328

12.4 偏置电路设计 329

12.4.1 利用Design Guide设计偏置电路 329

12.4.2 利用Equations设计偏置电路 331

12.5 稳定性、增益和噪声分析 334

12.5.1 稳定性和增益分析 334

12.5.2 噪声系数圆和增益圆分析 335

12.6 最小噪声放大器的设计 337

12.6.1 设计输入匹配网络 338

12.6.2 设计输出匹配网络 341

12.6.3 仿真结果分析 345

12.7 低噪声放大器的设计 346

12.7.1 设计输入匹配网络 346

12.7.2 添加输出匹配网络 351

12.7.3 优化输入输出匹配网络 352

12.7.4 仿真结果分析 355

习题 357

第13章 功率放大器的设计 358

13.1 功率放大器的理论基础 358

13.1.1 功率放大器的工作状态和分类 358

13.1.2 功率放大器的性能参数 358

13.2 功率放大器设计的一般步骤 360

13.3 Load-Pull 362

13.3.1 ADS中的Load-Pull模板 362

13.3.2 仿真结果及Load-Pull的负载阻抗 369

13.4 Source-Pull 372

13.4.1 ADS中的Source-Pull模板 372

13.4.2 仿真结果及Source-Pull的源阻抗 374

13.5 输出匹配网络和输入匹配网络的设计 376

13.5.1 输出匹配网络的设计目标 376

13.5.2 输出匹配网络的实现 376

13.5.3 输入匹配网络的设计目标 380

13.5.4 输入匹配网络的实现 380

13.6 原理图仿真 383

13.6.1 原理图S参数仿真 383

13.6.2 原理图谐波平衡仿真 385

习题 394

第14章 振荡器的设计 396

14.1 射频振荡器的理论基础 396

14.1.1 振荡器的巴克豪森准则 396

14.1.2 振荡器的振荡条件 396

14.1.3 压控振荡器 397

14.1.4 振荡器的设计步骤 398

14.1.5 振荡器的性能参数 398

14.2 晶体管振荡器的设计 399

14.2.1 设计指标与选择晶体管 399

14.2.2 设计振荡器的偏置电路 399

14.2.3 设计振荡器 404

14.2.4 振荡器输出信号仿真 406

14.2.5 振荡器噪声分析 407

14.3 压控振荡器的设计 410

14.3.1 设计指标与选择器件 410

14.3.2 设计压控振荡器的偏置电路 411

14.3.3 设计压控振荡器 415

14.3.4 压控振荡器输出信号仿真 418

14.3.5 压控振荡器噪声分析 420

14.3.6 压控振荡器输入电压与输出频率的关系 425

习题 427

第15章 混频器的设计 428

15.1 混频器的理论基础 428

15.1.1 混频器的特性 428

15.1.2 混频器的性能参数 429

15.1.3 单平衡混频器 430

15.2 混频器的设计 431

15.2.1 利用Design Guide设计分支定向耦合器 431

15.2.2 设计低通滤波器对中频输出滤波 437

15.2.3 设计混频器原理图 438

15.3 混频器的仿真 440

15.3.1 输出信号的频谱和噪声 440

15.3.2 本振功率对噪声系数和转换增益的影响 444

15.3.3 1dB功率压缩点 445

15.3.4 三阶交调 449

15.3.5 输入驻波比 454

习题 455

第16章 射频通信系统级的设计 457

16.1 射频通信系统的理论基础 457

16.1.1 射频通信系统的一般框图 457

16.1.2 射频通信系统的技术指标 459

16.2 系统级设计基础 461

16.2.1 搭建原理图 461

16.2.2 原理图S参数仿真 463

16.2.3 原理图谐波平衡仿真 466

16.3 系统级仿真例程 467

16.3.1 打开ADS自带例程的工作空间 467

16.3.2 系统级仿真例程原理图 468

16.3.3 系统级仿真例程的仿真结果 471

16.4 ADS通信链路预算工具介绍 472

16.4.1 Budget控制器 472

16.4.2 混频和本振预算工具 474

16.4.3 AGC环路预算工具 475

16.5 射频接收系统的设计与仿真 475

16.5.1 超外差式接收机的设计 475

16.5.2 超外差式接收机的仿真 478

16.6 射频发射系统的设计与仿真 487

16.6.1 射频发射系统的设计 487

16.6.2 射频发射系统的仿真 489

习题 492

参考文献 493