增益壓縮和大信號(hào)S參數(shù)仿真分析 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：ADS射頻電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與典型應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：增益壓縮和大信號(hào)S參數(shù)仿真分析學(xué)院： 工學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 11信息工程 姓名： 學(xué)號(hào)： 1195111016 指導(dǎo)教師： 唐加能 預(yù)習(xí)報(bào)告一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋竟?jié)實(shí)驗(yàn)課程將通過給出一個(gè)增益壓縮例程原理圖和大信號(hào)S參數(shù)仿真歷程原理圖,并將其電路通過仿真來實(shí)現(xiàn)，從而幫助大家對(duì)這兩種模型有進(jìn)一步的理解與認(rèn)識(shí)。二、 實(shí)驗(yàn)儀器PC，ADS仿真軟件三、 實(shí)驗(yàn)原理增益壓縮仿真中各項(xiàng)需要用到的模型介紹（1） 放大器模型Amplifier放大器Amplifier是一個(gè)系統(tǒng)原件，這個(gè)放大器既沒有子電路，也沒有電路模型，而是給出了放大器的參數(shù)，放大器的參數(shù)已

2、經(jīng)在原理圖中顯示出來放大器參數(shù)的含義如下：如果用戶自己搭建原理圖，在原理圖中插入并設(shè)置系統(tǒng)級(jí)放大器的步驟如下：·在原理圖的元件面板列表上，選擇項(xiàng)，元件面板上出現(xiàn)與放大器和混頻器對(duì)應(yīng)的原件圖標(biāo)，如圖1所示圖1·在圖1所示的元件面板上，選擇Amp元件插入原理圖的畫圖區(qū)，在畫圖區(qū)Amp元件顯示為Amplifier元件·雙擊畫圖區(qū)的Amplifier元件，可以打開對(duì)話框，由對(duì)話框可以設(shè)置放大器的參數(shù)（2） 終端負(fù)載Term在增益壓縮仿真，輸出端口加終端負(fù)載Term。這里輸出端口為Term2,這個(gè)輸出端口的特性阻抗為50圖2 Term電路模型（3） 頻域功率源在輸入端口為頻

3、域功率源，這里的頻域功率源的設(shè)置如下（4） 增益壓縮仿真控制器在原理圖中，有增益壓縮仿真控制器GAIN COMPRESSION,這里增益壓縮仿真控制器的設(shè)置如下。（5） 諧波平衡仿真控制器。在原理圖中，有諧波平衡仿真控制器HARMONIC BALANCE,這里諧波平衡仿真控制器的設(shè)置如下。（6） 參數(shù)掃描計(jì)劃控制器。在原理圖中，有參數(shù)掃描計(jì)劃控制器HARMONIC SWEEP PLAN,這里參數(shù)掃描計(jì)劃控制器的設(shè)置如下。（7） 變量控件在原理圖中，有變量控件VAR，原理圖中的變量都在變量控件VAR中顯示，同時(shí)變量控件VAR設(shè)置所有變量的默認(rèn)值。這里變量控件的設(shè)置如下。大信號(hào)S參數(shù)仿真各項(xiàng)需要用

4、到的模型介紹（1） 放大器模型Motorola_PAS參數(shù)仿真原理圖SP1.dsn中的放大器是一個(gè)電路模型。Motorola_PA是這個(gè)電路模型的符號(hào)。圖3 Motorola_PA電路模型Motorola_PA符號(hào)有子電路，它的特性是由子電路來決定，查看子電路的具體步驟如下：在原理同SP1.dsn中，單擊按鈕，再單擊Motorola_PA電路模型。其中的Motorola_Mosfet_Model也有子電路，可以通過相同方法進(jìn)入查看。圖4 Motorola_Mosfet_Model電路模型（2） 終端負(fù)載Term在大信號(hào)S參數(shù)仿真中，輸出端口加終端負(fù)載Term，這個(gè)端口的特性阻抗為50（3） 頻

5、域功率功率源P_1Tone在大信號(hào)S參數(shù)仿真中，有頻域功率源P_1Tone，這個(gè)源的某些參數(shù)已經(jīng)在原理圖中顯示出來，這個(gè)源給放大電路提供輸入信號(hào)信號(hào)功率。（4） 直流電壓源V_DC。在大信號(hào)S參數(shù)仿真中，有兩個(gè)直流電壓源V_DC,這兩個(gè)源的某些參數(shù)已經(jīng)在原理中顯示出來，這兩個(gè)源給放大電路提供靜態(tài)工作點(diǎn)（5） 大信號(hào)S參數(shù)仿真控制器LSSP.在大信號(hào)S參數(shù)仿真原理圖中（以后簡稱大S原理圖），有大信號(hào)S參數(shù)仿真控制器LSSP用來設(shè)置大信號(hào)S參數(shù)仿真的參數(shù)。由原理圖可以看出，大信號(hào)S參數(shù)仿真控制器參量的設(shè)置如下。（6） 諧波平衡仿真控制器在原理圖中，有諧波平衡仿真控制器HARMONIC BALANC

6、E,諧波平衡仿真控制器用來設(shè)置諧波平衡仿真的參數(shù)，這里諧波平衡仿真控制器的設(shè)置如下。（7） 變量控件在原理圖中，有變量控件VAR,原理圖中的變量都在變量控件VAR中顯示，同時(shí)變量控件VAR設(shè)置所有變量的默認(rèn)值。這里變量控件的設(shè)置如下。四丶實(shí)驗(yàn)步驟1、增益壓縮參數(shù)仿真（1） 打開ADS軟件，彈出主視窗，選擇主視窗中的【View】菜>Example Directory,在主視窗的文件管理區(qū)可以看到examples文件夾，文件夾內(nèi)是所有的例程。（2） 雙擊examples文件夾中的Tutorial文件夾，進(jìn)入Tutorial文件夾。（3） 雙擊Tutorial文件夾中的SimModels_pr

7、j,進(jìn)入SimModels_prj項(xiàng)目，再雙擊項(xiàng)目管理區(qū)的networks，在文件瀏覽區(qū)顯示出該項(xiàng)目下所有的原理圖文件，其中原理圖文件XDB1.dsn為增益壓縮仿真原理圖。（4） 雙擊文件瀏覽器的XDB1.dsn,在項(xiàng)目管理區(qū)出現(xiàn)XDB1(Schematic),再雙擊項(xiàng)目管理區(qū)的XDB1(Schematic),就可以打開增益壓縮仿真原理圖了，增益壓縮仿真原理圖如圖下所示增益壓縮仿真原理圖（5）在XDB1.dsn原理圖的工具欄中單擊就能進(jìn)行仿真。仿真結(jié)束后其結(jié)果會(huì)自動(dòng)以視窗的形式彈出。（6）這里還有另一種方法可以直接查看軟件中保存的結(jié)果，在XDB1.dsn原理圖視窗中，選擇Window的菜單&g

8、t;Open Data Display，在彈出的對(duì)話框中單擊XDB1.dds，選擇查看XDB1.dsn原理圖的仿真結(jié)果，然后選擇【打開】按鈕，關(guān)閉對(duì)話框，結(jié)果會(huì)自動(dòng)彈出。2、大信號(hào)S參數(shù)仿真在主視窗打開大信號(hào)S參數(shù)仿真例程原理圖，打開原理圖的步驟如下。 大信號(hào)S參數(shù)仿真原理圖查看方式與上個(gè)實(shí)驗(yàn)相同實(shí)驗(yàn)報(bào)告五、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)及分析1、增益壓縮仿真 圖6.1.1 1dB增益壓縮點(diǎn)處輸出信號(hào)的頻譜 圖6.1.2 由諧波平衡仿真得到的輸出信號(hào)頻譜 由圖6.1.1可以看出當(dāng)輸入功率Pin=-10.0dBm時(shí)以1GHz為基頻的5次諧波，分別對(duì)應(yīng)的1dB增益壓縮點(diǎn)處的輸出功率大小。由圖6.1.2可以看出1GHz

9、頻率與他的5次諧波分量，各自當(dāng)頻率保持不變輸入功率從-10dBm15dBm以1dBm為步進(jìn)對(duì)應(yīng)的輸出功率。圖6.1.3 增益壓縮值的方程和曲線圖6.1.3中有線性的增益方程Linear、增益壓縮情況下的增益方程Gain和計(jì)算增益壓縮值的方程compression，有線性增益方程的曲線、增益壓縮情況下的增益方程的曲線，有標(biāo)記m1和m2處的增益壓縮值列表、1dB增益壓縮點(diǎn)處輸入功率列表和1dB增益壓縮點(diǎn)處輸出功率列表。由圖6.1.3可以得到如下數(shù)據(jù)：Linear=22.996，表示標(biāo)記m1處的增益值為22.996dBm。Plot_vs=22.098，表示標(biāo)記m2處的增益值為22.098dBm。Compression=0.898,表示標(biāo)記m1和m2處的增益壓縮值為0.898。Input1=13.382，表示1dB增益壓縮點(diǎn)處輸入功率為13.382dBm。Output1=22.382，表示1dB增益壓縮點(diǎn)處輸出功率為22.382 dBm。 圖6.1.4 增益