增益压缩和大信号S参数仿真分析 实验报告DOC.docx
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增益压缩和大信号S参数仿真分析 实验报告DOC.docx
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增益压缩和大信号S参数仿真分析实验报告DOC
实验报告
课程名称:
ADS射频电路设计基础与典型应用
实验项目名称:
增益压缩和大信号S参数仿真分析
学院:
工学院
专业班级:
11信息工程
姓名:
学号:
1195111016
指导教师:
唐加能
预习报告
一、实验目的
本节实验课程将通过给出一个增益压缩例程原理图和大信号S参数仿真历程原理图,并将其电路通过仿真来实现,从而帮助大家对这两种模型有进一步的理解与认识。
二、实验仪器
PC,ADS仿真软件
三、实验原理
增益压缩仿真中各项需要用到的模型介绍
(1)放大器模型Amplifier
放大器Amplifier是一个系统原件,这个放大器既没有子电路,也没有电路模型,而是给出了放大器的参数,放大器的参数已经在原理图中显示出来放大器参数的含义如下:
如果用户自己搭建原理图,在原理图中插入并设置系统级放大器的步骤如下:
·在原理图的元件面板列表上,选择
项,元件面板上出现与放大器和混频器对应的原件图标,如图1所示
图1
·在图1所示的元件面板上,选择Amp元件插入原理图的画图区,在画图区Amp元件显示为Amplifier元件
·双击画图区的Amplifier元件,可以打开对话框,由对话框可以设置放大器的参数
(2)终端负载Term
在增益压缩仿真,输出端口加终端负载Term。
这里输出端口为Term2,这个输出端口的特性阻抗为50Ω
图2Term电路模型
(3)频域功率源
在输入端口为频域功率源,这里的频域功率源的设置如下
(4)增益压缩仿真控制器
在原理图中,有增益压缩仿真控制器GAINCOMPRESSION,这里增益压缩仿真控制器的设置如下。
(5)谐波平衡仿真控制器。
在原理图中,有谐波平衡仿真控制器HARMONICBALANCE,这里谐波平衡仿真控制器的设置如下。
(6)参数扫描计划控制器。
在原理图中,有参数扫描计划控制器HARMONICSWEEPPLAN,这里参数扫描计划控制器的设置如下。
(7)变量控件
在原理图中,有变量控件VAR,原理图中的变量都在变量控件VAR中显示,同时变量控件VAR设置所有变量的默认值。
这里变量控件的设置如下。
大信号S参数仿真各项需要用到的模型介绍
(1)放大器模型Motorola_PA
S参数仿真原理图SP1.dsn中的放大器是一个电路模型。
Motorola_PA是这个电路模型的符号。
图3Motorola_PA电路模型
Motorola_PA符号有子电路,它的特性是由子电路来决定,查看子电路的具体步骤如下:
在原理同SP1.dsn中,单击
按钮,再单击Motorola_PA电路模型。
其中的Motorola_Mosfet_Model也有子电路,可以通过相同方法进入查看。
图4Motorola_Mosfet_Model电路模型
(2)终端负载Term
在大信号S参数仿真中,输出端口加终端负载Term,这个端口的特性阻抗为50Ω
(3)频域功率功率源P_1Tone
在大信号S参数仿真中,有频域功率源P_1Tone,这个源的某些参数已经在原理图中显示出来,这个源给放大电路提供输入信号信号功率。
(4)直流电压源V_DC。
在大信号S参数仿真中,有两个直流电压源V_DC,这两个源的某些参数已经在原理中显示出来,这两个源给放大电路提供静态工作点
(5)大信号S参数仿真控制器LSSP.
在大信号S参数仿真原理图中(以后简称大S原理图),有大信号S参数仿真控制器LSSP用来设置大信号S参数仿真的参数。
由原理图可以看出,大信号S参数仿真控制器参量的设置如下。
(6)谐波平衡仿真控制器
在原理图中,有谐波平衡仿真控制器HARMONICBALANCE,谐波平衡仿真控制器用来设置谐波平衡仿真的参数,这里谐波平衡仿真控制器的设置如下。
(7)变量控件
在原理图中,有变量控件VAR,原理图中的变量都在变量控件VAR中显示,同时变量控件VAR设置所有变量的默认值。
这里变量控件的设置如下。
四丶实验步骤
1、增益压缩参数仿真
(1)打开ADS软件,弹出主视窗,选择主视窗中的【View】菜>[ExampleDirectory],在主视窗的文件管理区可以看到examples文件夹,文件夹内是所有的例程。
(2)双击examples文件夹中的Tutorial文件夹,进入Tutorial文件夹。
(3)双击Tutorial文件夹中的SimModels_prj,进入SimModels_prj项目,再双击项目管理区的networks,在文件浏览区显示出该项目下所有的原理图文件,其中原理图文件XDB1.dsn为增益压缩仿真原理图。
(4)双击文件浏览器的XDB1.dsn,在项目管理区出现XDB1(Schematic),再双击项目管理区的XDB1(Schematic),就可以打开增益压缩仿真原理图了,增益压缩仿真原理图如图下所示
增益压缩仿真原理图
(5)在XDB1.dsn原理图的工具栏中单击
就能进行仿真。
仿真结束后其结果会自动以视窗的形式弹出。
(6)这里还有另一种方法可以直接查看软件中保存的结果,在XDB1.dsn原理图视窗中,选择[Window]的菜单>[OpenDataDisplay],在弹出的对话框中单击XDB1.dds,选择查看XDB1.dsn原理图的仿真结果,然后选择【打开】按钮,关闭对话框,结果会自动弹出。
2、大信号S参数仿真
在主视窗打开大信号S参数仿真例程原理图,打开原理图的步骤如下。
大信号S参数仿真原理图
查看方式与上个实验相同
实验报告
五、
实验总结及分析
1、增益压缩仿真
图6.1.11dB增益压缩点处输出信号的频谱图6.1.2由谐波平衡仿真得到的输出信号频谱
由图6.1.1可以看出当输入功率Pin=-10.0dBm时以1GHz为基频的5次谐波,分别对应的1dB增益压缩点处的输出功率大小。
由图6.1.2可以看出1GHz频率与他的5次谐波分量,各自当频率保持不变输入功率从-10dBm~15dBm以1dBm为步进对应的输出功率。
图6.1.3增益压缩值的方程和曲线
图6.1.3中有线性的增益方程Linear、增益压缩情况下的增益方程Gain和计算增益压缩值的方程compression,有线性增益方程的曲线、增益压缩情况下的增益方程的曲线,有标记m1和m2处的增益压缩值列表、1dB增益压缩点处输入功率列表和1dB增益压缩点处输出功率列表。
由图6.1.3可以得到如下数据:
Linear=22.996,表示标记m1处的增益值为22.996dBm。
Plot_vs=22.098,表示标记m2处的增益值为22.098dBm。
Compression=0.898,表示标记m1和m2处的增益压缩值为0.898。
Input[1]=13.382,表示1dB增益压缩点处输入功率为13.382dBm。
Output[1]=22.382,表示1dB增益压缩点处输出功率为22.382dBm。
图6.1.4增益与输出功率关系的曲线图6.1.5增益与输入功率关系的曲线
2、大信号S参数仿真结果
图6.2.1大信号S参数仿真的结果显示
由图6.2.1可以看出,从输入和输出功率的比值可以看出此放大器的增益,但随着输入功率的增高,输出功率逐渐降低。
预习报告成绩
实验报告成绩
实验操作成绩
总成绩
指导老师签名:
时间:
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