原理圖仿真 - ADS仿真:微帶濾波器的設(shè)計(jì)

2012年11月22日 11:44 來源:本站整理 作者:灰色天空 我要評(píng)論(0)

標(biāo)簽:ADS(159)微帶濾波器(6)
2) 原理圖仿真

  單擊工具欄上的simulate按鈕或是點(diǎn)擊simulate→simulate,當(dāng)仿真結(jié)束后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出一個(gè)數(shù)據(jù)顯示窗口,在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)S21參數(shù)的矩形圖,再點(diǎn)擊maker→New,可在圖中加一標(biāo)記,如圖12.15所示。從圖中可以看出,S21參數(shù)曲線是一個(gè)低通濾波器的形狀,但是與設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求還有一定的差距。以同樣的方式插入一個(gè)S11參數(shù)的矩形圖,加上一個(gè)Marker點(diǎn),如圖12.16所示。從圖中可以看出,S11在通帶內(nèi)基本滿足工程設(shè)計(jì)的要求,但是還有待于進(jìn)一步改善,使端口的反射系數(shù)更小。

  

 

  

 

  通過仿真我們可以看出,濾波器的參數(shù)指標(biāo)還不滿足要求,這就需要我們通過優(yōu)化仿真來使濾波器的參數(shù)滿足設(shè)計(jì)的要求,下面就來介紹關(guān)于電路優(yōu)化方面的內(nèi)容。

  4.4優(yōu)化電路參數(shù)

  由于濾波器的參數(shù)并未達(dá)到指標(biāo)要求,因此需要優(yōu)化電路參數(shù),使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。優(yōu)化電路參數(shù)的具體步驟如下:

  1) 在原理圖設(shè)計(jì)窗口中選擇優(yōu)化面板列表optim/stat/Yield/DOE,在列表中選擇優(yōu)化控件optim,雙擊該控件設(shè)置優(yōu)化方法和優(yōu)化次數(shù),常用的優(yōu)化方法有Random(隨機(jī))、Gradient(梯度)等。隨機(jī)法通常用于大范圍搜索,梯度法則用于局部收斂。設(shè)置完成的控件如圖12.17所示。

  

 

  2)在優(yōu)化面板列表中選擇優(yōu)化目標(biāo)控件Goal放置在原理圖中,雙擊該控件設(shè)置其參數(shù),如圖12.18所示。

  Expr是優(yōu)化目標(biāo)名稱,其中dB(S(2,1))表示以dB為單位的S21參數(shù)的值。

  SimlnstanceName是仿真控件名稱,這里選擇SP1

  Min和Max是優(yōu)化目標(biāo)的最小與最大值。

  Weight是指優(yōu)化目標(biāo)的權(quán)重。

  RangeVar[1]是優(yōu)化目標(biāo)所依賴的變量,這里為頻率freq。

  RangeMin[1]和RangeMax[1]是上述變量的變化范圍。

  這里總共設(shè)置了三個(gè)優(yōu)化目標(biāo),前二個(gè)的優(yōu)化參數(shù)都是S21,用來設(shè)定濾波器的通帶和阻帶的頻率范圍及衰減情況,最后一個(gè)的優(yōu)化參數(shù)是S11,用來設(shè)定通帶內(nèi)的反射系數(shù)(這里要求小于-25dB),具體如圖12.19所示。由于原理圖仿真和實(shí)際情況會(huì)有一定的偏差,在設(shè)定優(yōu)化參數(shù)時(shí),可以適當(dāng)增加通帶寬度。對(duì)于其它的參數(shù),也可以根據(jù)優(yōu)化的結(jié)果進(jìn)行一定的調(diào)整。

  

 

  

 

  3)設(shè)置完優(yōu)化目標(biāo)后把原理圖存儲(chǔ)一下,然后點(diǎn)擊工具欄中的Simulate按鈕開始進(jìn)行優(yōu)化仿真。在優(yōu)化過程中會(huì)打開一個(gè)狀態(tài)窗口顯示優(yōu)化的結(jié)果(如圖12.20),其中的CurrentEF表示與優(yōu)化目標(biāo)的偏差,數(shù)值越小表示越接近優(yōu)化目標(biāo),0表示達(dá)到了優(yōu)化目標(biāo),下面還列出了各優(yōu)化變量的值,當(dāng)優(yōu)化結(jié)束時(shí)還會(huì)打開數(shù)據(jù)顯示窗口。在數(shù)據(jù)顯示窗口中我們可以觀察S11參數(shù)和S21參數(shù),如圖12.21所示。從圖中可以看出,濾波器的S11參數(shù)和S21參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。

  

 

  

 

  需要注意的是在一次優(yōu)化完成后,要點(diǎn)擊原理圖窗口菜單中的Simulate -> Update Optimization Values保存優(yōu)化后的變量值(在VAR控件上可以看到變量的當(dāng)前值),否則優(yōu)化后的值將不保存。

  如果一次優(yōu)化不能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,根據(jù)情況需要對(duì)優(yōu)化目標(biāo)、優(yōu)化變量的取值范圍、優(yōu)化方法及次數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,經(jīng)過數(shù)次優(yōu)化后,當(dāng)CurrentEf的值為0,即為優(yōu)化結(jié)束。

  4)優(yōu)化完成后必須關(guān)掉優(yōu)化控件,才能觀察仿真的曲線。點(diǎn)擊原理圖工具欄中的

按鈕,然后點(diǎn)擊優(yōu)化控件OPTIM,則控件上打了紅叉表示已經(jīng)被關(guān)掉。要想使控件重新開啟,只需點(diǎn)擊工具欄中的
按鈕,然后點(diǎn)擊要開啟的控件,則控件上的紅叉消失,功能也重新恢復(fù)了。對(duì)于原理圖上其他的部件,如果想使其關(guān)閉或開啟,也可以采取同樣的方法。

 

  5)點(diǎn)擊工具欄中的Simulate按鈕進(jìn)行仿真,仿真結(jié)束后會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示窗口。在數(shù)據(jù)顯示窗口觀察濾波器的S11和S21曲線,其結(jié)果與優(yōu)化結(jié)果相同。

  4.5其他參數(shù)

  在進(jìn)行原理圖仿真時(shí),還可以看到濾波器的群時(shí)延以及輸入的電壓駐波比等參數(shù)。雙擊S參數(shù)控件,在其設(shè)置窗口的Parameters選項(xiàng)卡中勾上Group delay選項(xiàng),就會(huì)在仿真時(shí)計(jì)算群時(shí)延。把左側(cè)工具欄設(shè)為Simulation-S_param,并把VSWR控件放置在原理圖中,即可計(jì)算輸入駐波比。

  要觀察這兩個(gè)參數(shù)的曲線,只需在仿真后出現(xiàn)的圖形顯示窗口中添加delay(2,1)及VSWR的曲線即可。當(dāng)優(yōu)化完成后,還可以把S參數(shù)仿真的頻率范圍加大,看看濾波器的寄生通帶出現(xiàn)在什么頻率上。

  

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