射频微波EDA课程报告学院：班级：姓名：学号：指导老师：2015年5月一、本课设学习目的通过射频微波EDA课程设计的学习，在学习EDA仿真软件ADS使用方法的基础上，掌握最基本的射频无源/有源电路的工作原理与系统仿真设计。

加深对于EDA的理解，并将理论与实践相结合，用实践证明理论，更深入掌握EDA。

二、本课设报告内容（一）、利用ADS进行放大器匹配电路设计。

要求：1）使用晶体管为bjt_pkg （参数beta=50），2）中心频率为1900MHz，对应的S21>30dB，S11和S22<-30dB。

1）相关电路原理简介：（一）1.导入ac_vcc.dns，按照书本所示更改电路图，添加终端负载等元件，写入改变终端阻抗的方程：2）必要的设计参数、步骤、仿真电路图2.开始仿真，引入S21的矩形图，并插入标志，得到如下：3.运行仿真，输出portZ （2）数据列表，可以看出，当频率大于等于400MHz 时，负载阻抗为35欧：4.在数据显示窗中计算感抗，容抗值：（3）插入列表，显示电感值和感抗范围:freq100.0 M Hz200.0 M Hz 300.0 M Hz 400.0 M Hz 500.0 M Hz 600.0 M Hz 700.0 M Hz 800.0 M Hz 900.0 M Hz 1.000 GHz 1.100 GHz 1.200 GHz 1.300 GHz 1.400 GHz 1.500 GHz 1.600 GHz 1.700 GHz 1.800 GHz 1.900 GHz 2.000 GHz 2.100 GHz 2.200 GHz 2.300 GHz 2.400 GHz 2.500 GHz 2.600 GHz 2.700 GHz2.800 GHz2.900 GHz3.000 GHz 3.100 GHz 3.200 GHz 3.300 GHz 3.400 GHz 3.500 GHz 3.600 GHz 3.700 GHzPortZ(2)50.000 / 0.000 50.000 / 0.000 50.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000(二)1.代入L 和C 的计算值并仿真，电路图如下：2.在数据显示窗口显示，对传输参数S12和S21，和反射参数s11和S22仿真数据绘图并做标志，如下图所示：freq, GHzd B (S (2,2))d B (S (1,1))d B (S (2,1))m3freq=dB(S(1,1))=-1.8271.900GHz（三）匹配电路设计：1.启动史密斯原图工具，由上可知ZL 阻抗值为419627-j*154419，设置完成后，并联相应的电容和电感，使之达到匹配点：2.频率范围为0~3.8GHz 时，S11参数曲线如下图所示：freq (100.0MHz to 4.000GHz)S (1,1)S (2,2)m4freq=S(1,1)=0.810 / -4.472impedance = Z0 * (8.393 - j3.088)1.900GHzfreq (100.0MHz to 4.000GHz)S (1,1)S (2,2)m4freq=S(1,1)=0.810 / -4.472impedance = 419.627 - j154.4191.900GHz3.完成匹配之后，单击史密斯控件，并单击按钮，进入子电路，如下图所示：4.将史密斯控件直接进入电路输入端，如图所示：5.进行仿真，添加S11，S21，S22数据显示，输入端已经达到匹配，但输出端没有匹配：0.51.01.50.0freq, GHz d B (S (2,2))d B (S (1,1))d B (S (2,1))m3freq=dB(S(1,1))=-34.4241.900GHz（四）输出端阻抗匹配：1.引入S11和S22的史密斯圆图，并在1900MHz 处插入标志，如图所示;2.通过史密斯圆图可得知S22的实际阻抗值，输入并进行阻抗匹配，可得如下结果：3.将史密斯控件插入电路并仿真得出如下结果：freq (100.0MHz to 4.000GHz)S (1,1)S (2,2)m4freq=S(1,1)=0.019 / -84.736impedance = 50.139 - j1.8981.900GHzm5freq=S(2,2)=0.955 / -3.341impedance = Z0 * (16.721 - j20.985)1.900GHz0.51.01.50.0freq, GHz d B (S (2,2))d B (S (1,1))d B (S (2,1))m3freq=dB(S(1,1))=-11.3171.900GHz由图可看出，尽管S22达到了指标要求，但S11,没有达到要求。

这时需要用参数优化功能，进一步完善电路要求：（五）参数优化1.设定Goal 和optim 控件， 对Goal 进行设置：2.对电容进行设置，将optimization status 选项改为enable ，使之能进行优化，并以此为基础，对L3，L4，C3，C4进行设置：.freq (100.0MHz to 4.000GHz)S (1,1)S (2,2)m4freq=S(1,1)=0.272 / -108.132impedance = 37.256 - j20.7761.900GHzm5freq=S(2,2)=0.005 / 102.786impedance = 49.881 + j0.5141.900GHz3.完成设置后的电路图如下：4.对电路进行仿真，可看到仿真状态显示窗口5.在数据显示窗口中插入矩形图，找到最后一次迭代的仿真数据，并显示S11，S21，S22仿真曲线。

如下图所示：6.在数据显示窗口中，插入史密斯圆图并绘制S11和S22仿真曲线，同时利用Z0=50欧进行阻抗替换：7.在将各优化变量的值更新为最终优化值后，最终电路图如下所示：freq, GHzd B (O p t i m 1.S P 1.S P .S (1,1))d B (O p t i m 1.S P 1.S P .S (2,1))d B (O p t i m 1.S P 1.S P .S (2,2))m6freq=dB(Optim1.SP1.SP.S(2,1))=32.037optIter=1141.900GHzm7freq=dB(Optim1.SP1.SP.S(1,1))=-34.194optIter=1141.900GHzm8freq=dB(Optim1.SP1.SP.S(2,2))=-22.664optIter=1141.900GHzfreq (100.0MHz to 4.000GHz)m10freq=Optim1.SP1.SP.S(1,1)=0.020 / -22.289optIter=114impedance = 51.833 - j0.7681.900GHz8.双击电感L3，将电感的optimization status参数设置为“disable”，并单击ok，并以同样的方法使其他的电容和电感禁止优化，并修正4个L和C匹配元件值，得到如下电路图：9.进行仿真。

得到如下：数据显示窗口打开后，插入S11，S12，S22数据，并在史密斯圆图上对S11和S22绘图，得到如下：（二）、 利用ADS 进行Wilkinson 功分器设计。

要求：1）通频带为1.1~1.3GHz ，2）功分比1：1，3）带内各端口反射系数S11，S22，S33小于-20dB ，两输出端隔离度S23小于-25dB ，传输损耗S21和S31小于3.1dB ，4）要求S 参数在带宽内尽量呈对称分布。

1）相关电路原理简介：freq, GHzd B (S (1,1))d B (S(2,1))d B (S (2,2))m1freq=dB(S(2,1))=30.1701.900GHzm2freq=dB(S(1,1))=-12.5861.900GHzm3freq=dB(S(2,2))=-13.1101.900GHzfreq (100.0MHz to 4.000GHz)S (1,1)S (2,2)m4freq=S(2,2)=0.221 / 101.146impedance = Z0 * (0.839 + j0.382)1.900GHzm5freq=S(1,1)=0.235 / 43.475impedance = Z0 * (1.323 + j0.452)1.900GHz2）必要的设计参数、步骤、仿真电路图：1、计算微带线的宽和长：中心频率为1.2GHz，z0=50Ω：2、设置VAR的参数，依次添加微带线的W，L，S参数如下图所示：3、添加三个端口，选择SP控件，并设置扫描频率范围和步长。

再选择控件Optim，并设置优化方法及优化次数。

选择优化目标Goal，并设置优化目标，如下图：4、单击仿真按钮进行优化仿真，仿真结束后，执行菜单命令【Simulate】/【Update Optimization Values】开始优化,弹出优化窗口，保存优化后的变量值。

3）结果及分析关掉优化控件再观察仿真的曲线如下：由上图可看出，在频率为1.2GHz时，S11小于-20dB,满足设计要求，S21、S31小于3.1dB，均满足设计数值要求，但从图中可看出仿真结果曲线不对称，S23为-22.213大于-25dB,未达设计要求，因S参数曲线不满足指标要求，故无法进行版图仿真。