射频与微波工程实践入门-第4章-用ADS仿真无线通信链路

第4章 用ADS仿真无线通信链路24.1 ADS简介以及特点24.2 软件基本操作34.2.1 软件界面34.2.2 用户界面34.2.3 基本操作54.3 发射链路204.3.1 模型参数204.3.2发射链路的设计224.3.3 AGC自动控制增益334.3.4链路参数扫描424.4 接收链路554.4.1 模型参数554.4.2 接收链路设计564.4.3 AGC自动控制增益654.4.4链路参数扫描694.5 发射和接收链路级联814.5.1链路设计814.5.2链路参数扫描844.6 总结97第4章 用ADS仿真无线通信链路4.1 ADS简介以及特点先进设计系统(Advanced Design System)，简称ADS，是安捷伦科技有限公司(Agilent)为适应竞争形势，为了高效的进行产品研发生产，而设计开发的一款EDA软件。软件迅速成为工业设计领域EDA软件的佼佼者，因其强大的功能、丰富的模板支持和高效准确的仿真能力（尤其在射频微波领域），而得到了广大IC设计工作者的支持。 ADS是高频设计的工业领袖。它支持系统和射频设计师开发所有类型的射频设计，从简单到最复杂，从射频微波模块到用于通信和航空航天国防的MMIC。ADS 的主要特点在于可以快速、精确、简单易用的全套集成系统、电路和电磁仿真器，能够一次性成功完成桌面流程设计。而且特定应用设计指南将长期积累的专业知识应用于简单易用的界面中。ADS电子设计自动化功能十分强大，包含时域电路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三维电磁仿真 (EM Simulation)、通信系统仿真(Communication System Simulation)、数字信号处理仿真设计（DSP）；ADS支持射频和系统设计工程师开发所有类型的RF设计，从简单到复杂，从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防的集成MMIC，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件。ADS2008集合了多种EDA软件的优点，可进行时域、频域仿真，模拟电路、数字电路仿真，线性、非线性电仿真，小到单独元器件的仿真，大到系统仿真、数/模混合仿真。其强大的仿真功能和较高的准确性，已经得到业界的普遍认可，成为业内最为流行的射频EDA软件。ADS2008相对于以前的版本在软件的操作界面、仿真模块、Momentum、数据显示窗口、电路模型、通信系统模型、厂商元器件库和软件的响应速度上都有很大的改善和提高。同时，ADS2008增加了对64位计算机操作系统Windows Vista的支持，大大提升了软件的计算和数据处理能力。4.2 软件基本操作4.2.1 软件界面启动软件后，可以看到如下窗口：4.2.2 用户界面ADS主要操作窗口包括主窗口、原理图窗口、数据显示窗口和Momentum/Layout窗口等。主窗口文件浏览区工程管理区.原理图窗口菜单栏元器件库列表元器件列表原理图编辑区工具栏菜单栏工具栏数据显示方式面板.数据显示窗口.Layout 版图工作窗口4.2.3 基本操作4.2.3.1 ADS原理图参数设置 对于一个新的原理图，首先需要对原理图的参数进行设置，以满足用户设计的需要或用户的使用习惯。执行菜单命令【Optiona】【Preferences】,弹出如下所示的参数设置对话框。1. 捕捉（Select）设置标签页捕捉（Select）设置包括选择过滤器（Select Filters）、多边形的选择模式（Select Mode for Polygons）、选择范围（Size）和选择颜色（Color）。共有10个选项可供选择。当原理非常复杂时，用户若要用光标捕捉图中一个图形，经常会受到其他图形的影响。选择过滤器可以帮助用户过滤掉在原理图中不想被捕捉到的图形。例如，只选择元器件（Components）和导线（Wires）那么在原理图中的其他图形不会被光标捕捉到。默认设置时，光标可以捕捉到图中所有图形。Select Filters：共有19个选项可供选择。当原理图非常复杂的时候，用户若要用光标捕捉图中一个图形经常受到其他图形的影响，选择过滤器可以帮助用户过滤掉在原理图中不想被捕捉到的图形。例如，只选择元器件（Components）和导线（Wires）那么在原理图中的其他图形不会被光标捕捉到。默认设置时，光标可以捕捉到图中所有图形。Select Mode for Polygons-By Edge：可以通过单击目标的边沿（如各种仿真控制器）来选中该元器件。Select Mode for Polygons-Inside：可以通过单击多边形目标的任何位置来选中该元器件。Size：在“Pick Box”文本框中输入光标捕捉的范围。在原理图上双击鼠标，在光标捕捉范围内的图形将被选中。Color：设置被选中图形的颜色。选中（Select）设置标签页2. 网络（Grid/Snap）设置标签页在原理图中显示网络可以方便的定位和放置元器件，使电路图排列更美观。网络设置标签页如下图所示，包括了显示（Display）、间距（Spacing）、动态捕捉模式（Active Snap Mode）和颜色（Color）等内容。Display选中“Dots”选项，原理图中显示由点组成的网络。选中“Lines”选项，原理图中显示由线组成的网络。选中“None”选项，原理图中不显示网络。Spacing“Snap Grid Distance”： 设置实际光标移动一格的距离。“Snap Grid per Display Grid”：设置原理图中显示的一个网络光标需要移动几次。例如：“Snap Grid Distance”中输入0.125；“Snap Grid per Display Grid”中输入2，则光标一次移动0.125个单位，光标移动两次刚好是一个网络的大小，即网格边长是0.25个单位。Snap Distance-all other modes这里设置光标要捕获元器件需靠近的距离。Snap to“Pin”： 当放置一个新元器件的引脚与图中已经存在的元器件引脚在捕获距离内时，系统自动连接两个引脚。此选项优先级最高。“Vertex”：放置的图形顶点与捕获网络的顶点自动对齐。“Grid”：单击网格即可捕获其中的元器件。此项优先级最低。Active Snap Mode自动捕获元器件，单击鼠标时，光标自动捕获最近的元器件。Color设置原理图中显示网格的点或线的颜色。网格（Grid/Snap）设置标签页3.布局（placement）设置标签页设计不是简单的线性流程，在整个设计周期会经常做出修改和更新，最终可能导致原理图和版图的不一致。ADS支持整个工程的自动同步。当用户同时使用原理图和版图仿真的时候，可以在此选择同时布局模式。如果只进行原理图或版图仿真，则不需要对此进行设置。Single Representation：适用于进行原理图或版图仿真。选择此项，则原理图或版图中的任何修改不会相互影响Dual Representation：适用于进行原理图和版图同时仿真，选择此项后，若在原理图中放置或更改一个元器件，则在相应的版图中也会自动放置或更改该元器件Always Design Synchronize： 适用于同时进行原理图和版图仿真。选择此项后，原理图与版图中的任何操作都保持实时同步，但也会消耗更多的系统资源。布局（placement）设置标签页4. 引脚/节点（Pin/Tee）设置标签为了方便辨认元器件的引脚和节点是否连接正确，用户可以根据自己的使用习惯设置引脚和节点的大小颜色。Pin Size：设置元器件引脚的大小。Tee Size：设置连线节点的大小。Color：设置引脚和节点的颜色。Visibility：设置引脚和节点在原理图上的标示方式。 “Connected Pins”： 给已连接导线的引脚加一红点标注 “Pin Numbers”：显示引脚编号 “Pins Names”：显示引脚名称引脚/节点（Pin/Tee）设置标签页5.接口/编辑（Entry/Edit)设置标签页接口/编辑（Entry/Edit)设置标签如下图所示，可以在这里设置原理图中各种连线的基本规则，包括连线的绕行、连线的转角、连线的形状等。Reroute entire wire attached to moved component：选择该项，则用在绘制两个引脚之间的导线时，无论之间有什么物体阻挡，连线都直接穿过该阻挡物，但不会与阻挡物发生电气连接Route around component text：选择该项，则用在绘制两个引脚之间的导线时，导线会自动绕过两引脚之间的文本显示图形，如在原理图中的注释文本、元器件或仿真器的参数标示等Route around component symbol：选择该项，则用在绘制两个引脚之间的导线时，导线会自动绕过两引脚之间的元器件或仿真器Any angle：可以绘制任意角度的折线45 degree angle only： 只能绘制45度角的折线90 degree angle only： 只能绘制水平或垂直的折线Arc/Circle Resolution(degree): 在ADS中弧线或圆是由许多小线段构成的。所以，这里可以设置每一个小线段的弧度，值越小，绘制的圆弧越光滑Auto-backup edit count： 设置系统自动保存用户操作的次数Undo edit count：用户可进行撤销操作的最大次数Rotation Increment （angle）：设置元器件或导线每次旋转的角度Drag and Move：为了防止用户拖曳元器件的误操作，这里可以设置拖曳元器件的最大距离接口/编辑（Entry/Edit)设置标签页6.元器件文本/导线标注(Component Text/Wire Label）设置标签页 在调用元器件或仿真控制器的时候，都有各种注释文本。其中，包括了该元器件的唯一编号、元器件的参数和仿真控制器的仿真参数。元器件文本/导线标注（Component Text/Wine Label）设置标签页如下图所示，可以设置文本和导线标注的字体、格式、颜色和属性。元器件文本/导线标注(Component Text/Wire Label）设置标签页7.文本（Text）设置标签页 在调用ADSS模板时，经常可以看到原理图中有大量的注释文本，它们对该模板的功能和设置进行说明。文本“Text”设置标签页如下图所示，包括了字体、格式、颜色和文本外框的形状等的设置。文本（Text）设置标签页8.显示（Display）设置标签页 如下图所示，可以设置ADS原理图中的前端颜色、背景颜色、高亮标注部分的颜色、被固定元器件的颜色、无效元器件的文本颜色。显示（Display）设置标签页9. 单位/刻度（Units/Scale)设置标签页可以设置原理图默认的单位和刻度，一般采用较常用的国际单位。如果放置的元器件不要使用默认单位时，可以双击该元器件进行修改。 单位/刻度（Units/Scale)设置标签页10.调谐（Turning）设置标签页Analysis Mode-Single：元器件值每改变一次就进行一次分析Analysis Mode-Multiple：只在按下调谐（Turn）键以后才进行分析。该项适用于多个参数的调谐Analysis Mode-Continuous：跟随显示元器件值的滑动条试试进行分析Data Displays-Restore data displays：调谐开始时自动打开数据显示窗口并显示先前保存的数据文件Range Min and Max：设置被调谐元器件的数值范围Step Size：设置调谐元器件值的步长Slider Scaling：选择元器件值滑动条按线性或对数比例变化Snapping：选择该项，滑动条按设置的步长变化；不选，则滑动条连续变化调谐（Turning）设置标签页4.2.3.2 ADS工程的相关操作1. 创建新的工程 在ADS的主窗口中执行菜单命令【File】【New Project】，弹出新建工程对话框。在“Name”文本框中输入新建工程的名字system，并且可以选择工程存放的路径。可以看到ADS系统默认的存放路径C：usersdefault文件夹下。在“Project Technology Files”下拉框中可以选择工程中使用的长度单位，有millimeter（毫米）、micron（微米）等。当前工程中的所有长度都默认使用此时被选中的单位。选择好后单击【OK】按钮，完成工程的创建。ADS每一个工程都包含了5个文件夹。data：存放仿真产生的数据mom_dsn:存放momentum仿真中的设计数据network：存放原理图和版图文件synthesis：存放DSP应用中相关的数据verification：存放设计规则校验数据新建工程时以上子目录都为空。2. 打开已有的工程 在ADS的主窗口中只能打开一个工程。当用户打开另一个工程时，系统会自动关闭当前工程并提示保存。 方法一：在ADS的主窗口中执行菜单命令【File】【Open Project】，然后在弹出的对话框中选择要打开的工程。 方法二：直接在主窗口工程文件目录“File Browser”中单击按钮，找到要打开的工程并双击即可。4.2.3.3 搜索ADS中的范例 对于初次涉及某个工程的用户，都非常希望有类似的例子可以引导自己使用ADS进行相关涉及，对于这点，ADS内部已经集成了丰富的范例，涉及所有相关领域的应用。 首先在ADS主窗口下执行菜单命令【Tools】【Example Search】，弹出下图所示的对话框。从图中可以看出，搜索方式有3种，即Components、Keywords和Expressions。用户根据要搜索的对象可以选择其中一种或几种。在“Query”文本框中输入搜索对象，单击【Search Now】按钮开始搜索。如果勾选“Show Valid Search Words”，则可在右边窗口显示出与搜索对象相关的内容。左边对话框显示搜索到的结果。在对话框的右下方，提示用户可以使用“AND”或“OR”这两个连词来搜素包含多个关键字的范例，“*”在这里可以起通配符的作用。对于搜索到的结果，用户可以通过双击该工程或工程中的某个文件来打开它。如果选中“View Only”，则用户只是打开浏览该文件；如果选中“Copy 同Current Project”，则用户在打开该文件的同时，把该文件添加到当前的工程中。如在搜索到的工程前出现图标，则说明用户还没有把这个范例安装到硬盘中。用户可从光盘里安装好该工程后再调用。4.2.3.4 ADS模板的使用1. 常用模板的插入 在原理图编辑器窗口中，执行菜单命令【Insert】【Template】，打开“Insert Template”对话框，在对话框中可以看到一些常用的模块，其中，包括了3GPP标准的测试、晶体管器件爱你的直流测试、谐波平衡仿真和S参数仿真等。 选择“S_Params”模板，单击【OK】按钮。ADS自动打开一个原理图并放置好“S_Params”仿真模板，直接放入怨气就爱你或设计好的电路原理图就可以进行S参数仿真了。 “Insert Template”对话框 S_Params 仿真模板2. 常用模板的使用 这里以BJT_curve_tracer为例，详细介绍如何使用这些模板，在原理图编辑器窗口中，执行菜单命令【Insert】【Template】打开“Insert Template”对话框。选择“BJT_curve_tracer”模板，单击【OK】按钮，将该模板放置到原理图中。BJT_curve_tracer 原理图模板 单击原理图中元器件库（Library）图标，打开元器件，选择cb_hp_AT00500_晶体管，放置到原理图的BJT_curve_tracer模板中。如下图所示。元器件库（Library）搭建好的电路许多模板都有默认设置好的参数和符号，设计者也可以根据需要修改这些参数。如果岁这些模板非常熟悉，运用模板是非常有效和省时的。这里采用了模板默认的参数。单击仿真（Simulate）图标开始仿真，并在结束时淡出相应的数据显示模板。如下图所示的数据显示模板，显示了BJT的偏置电压和电流的关系及功耗。同样地，用户可以修改显示模板来查看所需的数据。BJT_curve_tracer数据显示模板4.3 发射链路利用ADS，完成发射链路的模型设计，对发射链路进行增益控制仿真以及链路参数的扫描。 发射机是一个非常重要的子系统，无论是语音、图像，还是数字信号，要 利用电磁波传送到远端，都必须使用发射机产生信号，然后经调制放大送到天线。 发射机一般具有频率、带宽、功率、辐射杂散等性能指标参数。 发射机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。 发射机就是可以将信号按一定频率发射出去的装置。是一个比较笼统的概念。广泛应用与电视，广播，雷达等各种民用，军用设备。主要可分为调频发射机，调幅发射机，光发射机，哈里斯发射机等多种类型。4.3.1 模型参数1. 信号源RF_source（Sources-Freq Domain元件面板）端口：1 输出阻抗：50W 功率方程：P=dbmtow(BBpwr) 变量BBpwr 频率：变量BB_freq MHz 2.切比雪夫带通滤波器BPF1（Filter-Bandpass 元件面板）中心频率(Fcenter)：75MHz3dB带宽(BWpass)：10MHz纹波(Ripple)：0.1dB阻带带宽(BWstop)：40MHz 带外衰减(Astop)：30dB 阶数(N)：3插入损耗(IL)：2dB3.混频器MixerWithLo1(System-Amps & Mixers元件面板）RF频率范围：1-3GHzLO频率范围：1-3GHzIF频率范围： DC-1GHz4.本地振荡器LO1工作频率：1500MHz5.切比雪夫带通滤波器BPF5中心频率：1575.42MHz3dB带宽：10MHz纹波：0.1dB阶数：3插入损耗：2dB6.混频器MixerWithLo2RF频率范围：5-12GHzLO频率范围：5-12GHzIF频率范围： DC-4GHz7.本地振荡器LO2工作频率7750MHz8.切比雪夫带通滤波器BPF3中心频率：9325MHz3dB带宽：500MHz纹波：0.1dB阶数：3插入损耗：2dB9.功率放大器AMP1工作频率：1-12GHz增益：大于15dB输出1dB压缩点：大于20dBm4.3.2发射链路的设计1. 运行ADS2008，弹出ADS的主窗口。2. 选择【File】【New Project】命令，弹出“New Project”（新建工程）对话框。对话框中的默认工作路径为“C:Usersdefaults”，在路径的末尾输入工程名：system。在【Project Technology Files】栏中选择“ADS Standard：Length unit-millimeter”，即工程中的默认长度单位为毫米。 3. 点击【OK】按钮，完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。 4.选择【File】【New Design】命令，弹出“New Design”对话框。命名为system。点击【OK】按钮。 5.在“Sources-Freq Domain”元件面板中选择“P_1 Tone”控件添加到原理图中。（在原理图绘图区中单击鼠标左键，就可以在原理图中插入元器件了。按下键盘上的【Esc】键或者单击鼠标右键选择【End Command】命令结束。）6.双击P_1 Tone 元件，在打开的对话框中设置参数。源阻抗设置为50Ohm; 输出功率通过dbmtow() 函数将dBm为单位表示的功率（BBpwr) 转化为W为单位的功率；输出信号功率（Freq) 用变量BBfreq 表示，便于统一修改或参数扫描。7.选择“Filters_Bandpass”元件面板，将BPF_Buttetworth 带通滤波器添加到原理图中。双击滤波器图标，在打开的对话框中对参数进行设置。中心频率（Fcenter)设为BBfreq，即与输入端口的信号频率一致；滤波器通带带宽（BWpass)为10MHz；通带带宽的边沿定义为衰减（Apass)达到3dB处；阻带带宽（BWstop)为40MHz；阻带的起始边沿为衰减达到30dB处；阶数（N）为3；插入损耗（IL）为2dB。8.在”Simulation-Budget” 面板中选择”MixerWithLO”,添加到原理图中。双击添加的本振和混频器图标，在打开的对话框中进行参数设置。输入输出电阻（ZRef)为50Ohm；输出的信号选择混频后的下边频，即接收信号和本振信号相加RF plus LO；转化增益设为-8dB；设置表征非线性的参数基于输入端，因此TO1为15_dBm; 本振输出频率设为变量LO1freq,以方便调整或参数扫描。9.第二级滤波器：选择“Filters_Bandpass”元件面板，将BPF_Buttetworth 带通滤波器添加到原理图中。双击滤波器图标，在打开的对话框中对参数进行设置。中心频率（Fcenter)设为1575.42MHz，即与输入端口的信号频率一致；滤波器通带带宽（BWpass)为2.4MHz；通带带宽的边沿定义为衰减（Apass)达到0.06dB处；阻带带宽（BWstop)为100MHz；阻带的起始边沿为衰减达到25dB处；阶数（N）为3；插入损耗（IL）为0.45dB。10.第二级本振及混频：在”Simulation-Budget” 面板中选择”MixerWithLO”,添加到原理图中。双击添加的本振和混频器图标，在打开的对话框中进行参数设置。输入输出电阻（ZRef)为50Ohm；输出的信号选择混频后的下边频，即接收信号和本振信号相加RF plus LO；转化增益设为-7dB；设置表征非线性的参数基于输入端，因此TO1为17_dBm; 本振输出频率设为变量LO2freq,以方便调整或参数扫描。11.第三级滤波器：选择“Filters_Bandpass”元件面板，将BPF_Buttetworth 带通滤波器添加到原理图中。双击滤波器图标，在打开的对话框中对参数进行设置。中心频率（Fcenter)设为9325MHz，即与输入端口的信号频率一致；滤波器通带带宽（BWpass)为500MHz；阶数（N）为3；插入损耗（IL）为2dB。12.放大器：在”System-Amps&Mixers”面板中，选择”Amplifer2”, 将放大器添加到原理图中，双击放大器，在打开的对话框中对参数进行设置。S21设置成dbpolar（18,0），即增益18dB；S11设置为dbpolar（-0.1,0）；S22设置为dbpolar（-0.1,180）；S12为0.TO1设置为28_dBm，NF设为7dB，GainCompPower设为19.5_dBm。13.端口：在”Simulation-S_Param”元件面板选择”Term”,将端口元件添加到原理图中，双击端口，在打开的对话框中对参数进行设置。14.单击图标，添加变量BBpwr和BBfreq以及LO1freq、LO2freq。15. BUDGET控制器设置：在”Simulation-Budget”元件面板选择”Budget”。双击BUDGET控制器，弹出”Budget Simulation”对话框，在”Setup”标签页进行参数设置。单击”Measurements”标签页，对该页参数进行设置，选中左边的可测量参数，单击【Add】按钮，使仿真器计算该参数。选中一个参数时，会在”Description”中描述该参数的物理意义。 参 数 意 义Cmp_NF_dB元件的噪声系数，单位是dBCmp_S21_dB元件的S21，单位是dBCmp_outTO1_dBm元件的输出三阶交截点，单位是dBmNF_Refin_NoImage_dB从系统输入到元件输出的噪声系数，单位是dBmOutNPwr_dBm从系统输入到元件输出的功率，单位是dBmOutPGain_dB从系统输入到元件输出的增益的大小，单位是dBOutNPwrTotal_dBm从系统输入到元件输出的带宽内噪声功率总和，单位是dBmOutSNR_Total_dB从系统输入到元件输出的信噪比，单位是dBOutTO1_dBm从系统输入到元件输出的三阶交截点，单位是dBmOutP1dB_dBm从系统输入到元件输出的1dB压缩点，单位是dBmOutSFDR_Total_dB 表示从系统输入到元件输出的无杂散动态范围，单位为dB16.将添加的元件用导线连接起来，得到的整体电路图如图。17. 单击图标，进行仿真。仿真结束弹出仿真结果。由于在BUDGET控制器的Steup标签页中选择了Auto format display with overwrite，仿真结果自动按照规定方式显示。对话框中共有三页结果，Measurement tables通过列表的形式写出所测量的参数的值Summary tables显示了整个系统的参数仿真结果；Measurement plots通过图形变化的方式显示出计算的参数值。Measurement tables结果显示Summary tables结果显示Measurement plots结果显示【BUDGET控制器测量参数及其意义】Cmp_NF_dB表示每个元件的噪声系数，单位是dB。如下面图中结果显示BFP1的NF为2.003dB，与其插入损耗一致；MIX1的NF为1dB；BPF2的NF为30.884dB；MIX2的NF为1dB；BPF3的NF为2dB。这些与原理图中元件的参数设置一致。Cmp_S21_dB表示每个元件的S21，单位是dB。正数表示增益，负数表示插损。Cmp_outTO1_dBm表示每个元件基于输出端的TO1，即OIP3，即元件的输出三阶交截点。单位是dBm。NF_Refin_NoImage_dB 表示从系统输入到元件输出的噪声系数。OutNPwr_dBm 表示系统输入到元件输出的信号功率。单位是dBm。OutPGain_dB 为系统输入到元件输出总的增益总和，即从系统输入到该元件（包括该元件）之间所有元件的S21之和。单位是dB。OutNPwrTotal_dBm 表示从系统输入到元件输出的带宽内噪声功率总和。单位是dBm。OutSNR_Total_dB 表示从系统输入到元件输出的信噪比，即OutPwr_dBm和OutNPwrTotal_dBm之差。单位是dB。BUDGETOutTO1_dBm 表示从系统输入到元件输出的三阶交截点，这里默认TO1的值基于元件输出，即OIP3。单位是dBm。OutP1dB_dBm 表示从系统输入到元件输出的1dB压缩点，单位是dBm。OutSFDR_Total_dB 表示从系统输入到元件输出的无杂散动态范围，单位为dB。BUDGET控制器的仿真有具体的数据呈现，也有图像，可以清晰地知道有关增益，功率，频率等信息。 4.3.3 AGC自动控制增益 在AGC环路控制中一般有两种形式：一种是直接检测信号功率的大小，根据大小进行增益控制；在一些复杂的通信系统中，一般有专门的功率控制信道，在该信道中发送导频，接收机通过检测导频的大小来实现对有用信号信道的增益控制，这是AGC环路控制的另一种形式。4.3.3.1无导频模式下的功率控制. 新建原理图”AGC_No_pilot.dsn”。.在”Simulation-Budget”元件面板选择 ”AGC_Amp” 和 “AGC_PwrControl”，添加控件至原理图中。.AGC_PwrControl的参数设置如下。.AGC_Amp参数设置如下图，增益范围为-4040dB。.”Budget”的设置如下图。.实现整个系统的电路连接，结果如下图。.单击图标，得到仿真结果。“Measurement tables”结果显示“Summary tables”结果显示“Measurement plots” 结果显示从结果中可以看出，通过AGC_PwrControl的控制，AGC_Amp的增益固定在10dB，从“Summary tables”表中可以看到”SystemPGain_dB”的结果是20dB，即整个系统的增益为20dB，因为输入功率是-10dBm，因此输出功率为10dBm，即“Summary tables”表中可以看到”SystemPOut_dBm”的结果是10dBm。满足AGC_PwrControl中10dBm目标输出功率的要求。4.3.3.2有导频模式下的功率控制.新建原理图”AGC_Pilot.dsn”。.选择”Source-Freq Domain”面板，单击”P_nTone”图标进行添加。双击P_nTone，在弹出的对话框进行参数的设置，包括信号的频率（BBfreq)、功率（BBpwr）以及导频的频率（BBpilot）、功率（BB_pilot)。为了方便调整或参数扫描，均采用变量的方式赋值。.AGC_Amp的增益范围设置为-4040dB可变。.AGC_PwrControl的目标输出功率设置为10dBm。.实现整个电路系统的连接，得到完整的电路图。.单击图标，得到仿真结果。“Measurement tables”结果显示“Summary tables”结果显示“Measurement plots”结果显示从“Summary tables”结果显示，整个系统增益SystemPGain_dB为28.534dB，输出功率为18.534dBm。满足要求。4.3.4链路参数扫描4.3.4.1功率扫描首先建立一个发射机系统。其中，Budget的设置如下：.对信号输入功率变量BBpwr设置参数扫描，起始功率-10dBm，终止功率10dBm，步长5dBm。如图，在”Simulation-LSSP”面板添加”ParamSweep”，双击ParamSweep，在弹出的对画框中，单击”Sweep”标签页，在”Parameter to sweep” 中输入”BBpwr”,”Start” 中输入-10,”Stop”中输入10, “Step-size”中输入5。单击”Simulation”标签页中的Simulation1中输入Budget，使其与Budget控件关联。.单击图标，得到仿真结果。“Measurement tables”结果显示“Summary tables”结果显示“Measurement plots”结果显示在结果中根据每一个输入功率BBfreq的值，相应地计算出了在该情况下的系统链路参数，可以清楚地查找系统在何种输入功率下存在问题，提出相应解决方案。4.3.4.2频率扫描首先建立一个发射机系统。其中Budget的设置与功率扫描的设置一样。.对信号输入功率变量BBfreq设置参数扫描，起始功率70MHz，终止功率80MHz，步长5MHz。如图，在”Simulation-LSSP”面板添加”ParamSweep”，双击ParamSweep，在弹出的对画框中，单击”Sweep”标签页，在”Parameter to sweep” 中输入”BBfreq”,”Start” 中输入70,”Stop”中输入80, “Step-size”中输入5。单击”Simulation”标签页中的Simulation1中输入Budget，使其与Budget控件关联。.单击图标，得到仿真结果。“Measurement tables”结果显示“Summary tables”结果显示“Measurement plots”结果显示在结果中根据每一个输入信号频率BBfreq的值，相应地计算出了在该情况下的系统链路参数。4.4 接收链路利用ADS，完成接收链路的模型设计，对接收链路进行增益控制仿真以及链路参数的扫描。 接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。 接收机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。具有如下组成的电路系统：天线，滤波器，放大器，A/D转换器。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、 海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备， 即GPS信号接收机，就可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。4.4.1 模型参数1. 低噪声放大器AMP2工作频率：1-12GHz增益：大于15dB输出1dB压缩点：大于15dBm2. 切比雪夫带通滤波器BPF3中心频率：9325MHz3dB带宽：500MHz纹波：0.1dB阶数：3插入损耗：2dB3. 混频器MixerWithLo1RF频率范围：5-12GHzLO频率范围：5-12GHzIF频率范围： DC-4GHz4. 本地振荡器LO1工作频率7750MHz5. 切比雪夫带通滤波器BPF5中心频率：1575MHz3dB带宽：10MHz纹波：0.1dB阶数：3插入损耗：2dB6. 混频器MixerWithLo2RF频率范围：1-3GHzLO频率范围：1-3GHzIF频率范围： DC-1GHz7. 本地振荡器LO2工作频率：1500MHz8. 切比雪夫带通滤波器BPF4中心频率：75MHz3dB带宽：10MHz纹波：0.1dB阶数：3插入损耗：2dB4.4.2 接收链路设计1.运行ADS2008，弹出ADS的主窗口。2.选择【File】【New Project】命令，弹出“New Project”（新建工程）对话框。对话框中的默认工作路径为“C:Usersdefaults”，在路径的末尾输入工程名：ssystem。在【Project Technology Files】栏中选择“ADS Standard：Length unit-millimeter”，即工程中的默认长度单位为毫米。 3.点击【OK】按钮，完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。 4.选择【File】【New Design】命令，弹出“New Design”对话框。命名为system。点击【OK】按钮。 5.在“Sources-Freq Domain”元件面板中选择“P_1 Tone”控件添加到原理图中。（在原理图绘图区中单击鼠标左键，就可以在原理图中插入元器件了。按下键盘上的【Esc】键或者单击鼠标右键选择【End Command】命令结束。）双击P_1 Tone 元件，在打开的对话框中设置参数。源阻抗设置为50Ohm; 输出功率通过dbmtow() 函数将dBm为单位表示的功率（RFpwr) 转化为W为单位的功率；输出信号功率（Freq) 用变量BBfreq +LO1freq+LO2freq表示，便于统一修改或参数扫描。6.放大器：在”System-Amps&Mixers”面板中，选择”Amplifer2”, 将放大器添加到原理图中，双击放大器，在打开的对话框中对参数进行设置。S21设置成dbpolar（19.5,0），即增益19.5dB；S11设置为dbpolar（-0.2，0）；S22设置为dbpolar（-0.2,180）；S12为0.TO1设置为28_dBm，NF设为1.8dB，GainCompPower设为16_dBm。7.选择“Filters_Bandpass”元件面板，将BPF_Buttetworth 带通滤波器添加到原理图中。双击滤波器图标，在打开的对话框中对参数进行设置。中心频率（Fcenter)设为BBfreq+LO1freq+LO2freq；滤波器通带带宽（BWpass)为500MHz；阻带带宽（BWstop)为3GHz；阻带的起始边沿为衰减达到50dB处；阶数（N）为3；插入损耗（IL）为2dB。8.在”Simulation-Budget” 面板中选择”MixerWithLO”,添加到原理图中。双击添加的本振和混频器图标，在打开的对话框中进行参数设置。输入输出电阻（ZRef)为50Ohm；输出的信号选择混频后的下边频，即接收信号和本振信号相减RF minus LO；转化增益设为-7dB；设置表征非线性的参数基于输入端，因此TO1为17_dBm; 本振输出频率设为变量LO2freq,以方便调整或参数扫描。9.第二级滤波器：选择“Filters_Bandpass”元件面板，将BPF_Buttetworth 带通滤波器添加到原理图中。双击滤波器图标，在打开的对话框中对参数进行设置。中心频率（Fcenter)设为1575.42MHz，即与输入端口的信号频率一致；滤波器通带带宽（BWpass)为2.4MHz；通带带宽的边沿定义为衰减（Apass)达到0.06dB处；阻带带宽（BWstop)为100MHz；阻带的起始边沿为衰减达到25dB处；插入损耗（IL）为0.45dB。10.第二级本振及混频：在”Simulation-Budget” 面板中选择”MixerWithLO”,添加到原理图中。双击添加的本振和混频器图标，在打开的对话框中进行参数设置。输入输出电阻（ZRef)为50Ohm；输出的信号选择混频后的下边频，即接收信号和本振信号相减RF minus LO；转化增益设为-7dB；设置表征非线性的参数基于输入端，因此TO1为17_dBm; 本振输出频率设为变量LO2freq,以方便调整或参数扫描。11.第三级滤波器：选择“Filters_Bandpass”元件面板，将BPF_Buttetworth 带通滤波器添加到原理图中。双击滤波器图标，在打开的对话框中对参数进行设置。中心频率（Fcenter)设为9325MHz，即与输入端口的信号频率一致；滤波器通带带宽（BWpass)为500MHz；阶数（N）为3；插入损耗（IL）为2dB。12.端口：在”Simulation-S_Param”元件面板选择”Term”,将端口元件添加到原理图中，双击端口，在打开的对话框中对参数进行设置。13.单击图标，添加变量BBpwr和BBfreq以及LO1freq、LO2freq。14.BUDGET控制器设置：在”Simulation-Budget”元件面板选择”Budget”。双击BUDGET控制器，弹出”Budget Simulation”对话框，在”Setup”标签页进行参数设置。单击”Measurements”标签页，对该页参数进行设置，选中左边的可测量参数，单击【Add】按钮，使仿真器计算该参数。选中一个参数时，会在”Description”中描述该参数的物理意义。15.将添加的元件用导线连接起来，得到的整体电路图如图。16.单击图标，进行仿真。仿真结束弹出仿真结果。由于在BUDGET控制器的Steup标签页中选择了Auto format display with overwrite，仿真结果自动按照规定方式显示。对话框中共有三页结果，Measurement tables通过列表的形式写出所测量的参数的值；Summary tables显示了整个系统的参数仿真结果；Measurement plots通过图形变化的方式显示出计算的参数值。Measurement tables结果显示Summary tables结果显示Measurement plots结果显示4.4.3 AGC自动控制增益4.4.3.1无导频模式下的功率控制. 新建原理图”AGC_No_pilot.dsn”。.在”Simulation-Budget”元件面板选择 ”AGC_Amp” 和 “AGC_PwrControl”，添加控件至原理图中。.AGC_PwrControl的参数设置如下。.AGC_Amp参数设置如下图，增益范围为-4040dB。.”Budget”