实验八、电路包络仿真

1、1. 创 建一个 PtRF源和特 性放大器(behavioral Amp) 1 332. 设置包络仿真控制器1333. 仿真并作出时域响应图1344. 在特性放大器中加入失真1 355. 设置一个解调器和一个G S M 源1376. 设置带变量的包络仿真1 387. 仿真并对解调结果作图1388. 用一个滤波器对相位失真进行仿真1399. 仿真并作出输入和输出调制曲线 14010. 对具有 GSM 的amp_1900源进行仿真 14011. 作出 GSM 信号数据和频谱图14112. 选作一信道功率计算 145步骤1. 创建一个 PtRF源和特性放大器（behavioral Amp）。a. 在

2、amp_1900任务中，新建一原理图并以ckt_env_basic命名.用下面的步骤建立一个电 路图，女口 一下图所示。p1EanqFDp1EanqFDp1EanqFDb. 从system-Amp&Mixers面板中，调出一个特性放大器（Amplifier ）。如下图设置S参数： S21=l0dB，其相位为0度（dB和相位用逗号分开）。S11和S22是-50dB （回波损失或 失配衰减）和0度相位。最后，S12也被设置为0,表明没有反向泄漏（reverse leakage。 确保对 S21，S 11 和 S22使用 dbpolar函数，如下图所示。DXDiTa9EDXDiTa9EDXDiTa9

3、ErfiVinPORT1Z-M OhmR=50 OhmFreqKO MHz OCTIat-iflaF ilk 10 ncWitth=30PtrioidHlOO ncArnphifitr除s仁外把儿它吕参散 jdbpolan-jq ii?备注：dbpolar函数是一个把幅度以dB和极化角为度表示的复数转换成用实部和虚部表 示复数的函数。c. 插入一个PtRF-Pulse己调制源，并设置功率为 P=dbmtow（0）和Freq=900MHz，同时， 编辑下列设置并确保每一个设置的display框都打了勾：OffRatio （超比率）=0, Delay（时延）=0ns, Rise time（上升时间

4、）=5ns, Fall time（下降时间）=10 ns, Pulse Width （脉冲宽度）=30 ns和Period （周期）=100 n& RTCrpUDGRTCrpUDGRTCrpUDGd. 插入一个50Q电阻，其节点名、接地和导线如上图所示2. 设置包络仿真控制器a. 插入一个控制器并设置计算频率为900MHz，Order=l。随后，你将加入失真和增加次数（order）。5PCzVD7H5PCzVD7H5PCzVD7Hb. 设置stop=50 ns这个时间完全满足看到整个脉冲宽度，包括上升、下降时间和延迟。c. 设置step=l ns这就表明信号每lns就进行一次抽样，所以总共有5

5、1个数据采样点。ENVELOPEEnvelopeEnvxlFreq1=9OO MHz Order1=1 Stop=50 nsec Step=1 nsec3仿真并作出时域响应图a. 仿真并查看状态窗口，你可看到程序在每个时间间隔都要计算一次直到50ns得到最后一个结果。数据显示打开以后，在矩形图中作出 Vin和Vout。使其作为时域中载波的幅 度。jLBHrnAljLBHrnAljLBHrnAItime, nsecb. 同时，用Advaneed按钮加入第二条轨迹并键入表达式ts（ Vout），这将形成一个复合波 形。在另外两个轨迹中，索引1给出了 900MHZ载波的幅度。xHAQX74JxHAQ

6、X74JxHAQX74JAdvanced Trace Entry:1c. 放两个Marker 标记在图中，验证上升时间为 5 ns。m2-L0D.二二 u 巨BmEo o.102030血time , nsecm2 time=5.000nsec mag(Vout1 )=1.000mltime=0.0000secmag(Vin1)=0 000050d. 在一个单独的图中，再加入 Vout (时域)的幅度。现在，编辑图形，选择需要的轨迹 并用Trace Option去掉索引1使其表达式为：mag (Vout)。同时，用Plot Options关闭X轴自动刻度功能(X-axis Auto Scale)

7、。对中间的轨迹，设置 X轴范围从600MHz至U 1200MHz,如下图所示。通过去掉索引值，你可以得到频域中基波的幅度。增长箭头代 表在上升时间(5 ns)内脉冲载波增长的幅度。LDAYtRyKLDAYtRyKLDAYtRyK-.0.8.64.210.o.o.o.m4 freq=900,0MHz mag(/oirt)=0.500 time=40.0000Dnsec0.0 .G 71 .D1.1 1.2口 B0.9m3 freq=900.DMHz mag(Vout)=0.127 time=42.00000nsecfreq, GHze. 下一步骤，插入一个列表(list)。当对话框出现时，按 A

8、dvaneed按钮并输入表达式： what(Vout)，点击0K后你将看到对于Vout的依从属性。其目的是为了表明在电路包络 数据中存在时域和频域两种形式。两个频率0 (de)和900MHz有51个时间点。矩阵尺寸(Matrix Size)为1X1矩阵(ADS称为标量)为参考，且数据是复数(900IMHz的幅度 和相位)。同时，mix表格包含了所有数据。请试一试调入Mix表格并禁用表格格式来看其结果。Zzz6ZB2LZzz6ZB2LZzz6ZB2Lwhat(Vout)Dependency : time.freqlNum. Points : 51, 2 Matrix Size : scalarT

9、ype : Complexf回到前面，设置时间间隔为10ns并仿真。现在，观察你的曲线在低于取样时发生的变化。当时间间隔大于上升时间，你得到的载波并不是正常的包络。在图上，X轴范围已 经变大，同时 Marker 位于 0 和 10 ns两点。dvzfvkwMdvzfvkwMdvzfvkwMhrAnlmE A-4 在特性放大器中加入失真a. 编辑放大器：设置增益压缩功率（Gain CompressionPowe） =5 （单位默认为dBm）,增 益压缩（GainCompression）=1dB这些值仅仅用来表明这些设置起的作用，请确保这些 设置处于显示状态。rqyn14ZNrqyn14ZNrqy

10、n14ZNb. 设置CE （电路包络）控制器的Order=5并保持时间隔为10 ns同时设置源的输入功率为 l0dBm : dBmtowVLnPtRF_PiilsB PORTI 忖 um=1 2=50 Ohm Pdbmfl0W(1D) Fnaq=900 MHz OffRalioO Del3y=O nse=1 dBENVELOPEEnvelopBEiivxlFreo(1=9OO MHz Order|11=6 Siop=50 n&ec Slep=10 n&ecc. 仿真并祭看数据。如果自动图形范围调整功能（autoscalar打开，时域图将被调整。在频域图上，设置x轴回到原来的自动刻度并如图放置

11、Marker，在放置点由于放大器失 真产生很大的奇次谐波（异相求和一summing out-of-phase）。在包络振幅里，这个值比Vin或Vout的幅度小。同时，因为取样很粗糙，包络形状不是很精确。SixE2yXPSixE2yXPSixE2yXP.o-rr.5二二 UEE 二二=导王忌E A IIIIII30划m2time=10.00risecmltime=0.0000secmagM 叩 |)=0.DDD50time, nstcm3frsq=9aQ.DMHz naag(VQUt)=0.7ai tima=40.00DOOnecm4freq=2.700GHz inag(Vout)=0.24S

12、I im e=30.00 000 nsecm5 freq=4.500GH(2 mag(VPUl)=Q.l27 time=30.000QOnsecfreq.Olze_r)wd设置时间间隔为1 ns并再次仿真。刷新后，图形展示了正确的包络。但是Vin和Vout仍旧比包络幅度大，这是由于压缩的原因。为了证实这点，插入一个Vout的列表并且禁 用（Suppress） Table Format然后下拉滚动条至5 ns数据处。现在，你能看到3次谐波 相位相差180，使得包络幅度小于基频幅度。6ewMyirQ6ewMyirQ6ewMyirQ-1.0，05 o- CJ- o1 .10.Q-三-oee 口！ln

13、o彖 uj aI Illi Im2flhieAG.OQDnsfrc mag(Vout1 )=0.804mltlme=0.0000$ectime, nss匚freqVouttime=5.00Ci nsec0.0000 Hz900 0 MHz1 800 GHz2 700 GHz3.600 GHz4.500 GHz0.000/0.0000.804/0.0000.000/0.000 0 248/180.0000.000/0.0000.127/0.000time=S,000 nsec0.0000 Hz900 0 MHz1.800 GHz2 700 GHz3.600 GHz0.000/0.0000.804

14、/OWO0.000/0.0000.218 / 180.0000.000/0.0005 设置一个解调器和一个GSM源关于GSM调制：这是一种载波（典型值为900MHz）的相位调制，在这儿相位的变化表示 为1或0。a. 从Source-Modulated调制源）面板中，调出一个GSM源并在B点输出端输入管脚标注 （节点名）bit_out如下图所示。它看上去似乎没有连接好，但这是正确的。同时，设置源 F0=900M 且 Power=dbtow （10）。同时，去掉压缩GainCompPower= （Blank ）。kavU42VRkavU42VRkavU42VRb. 进入 System-Mod/De

15、mod面板并在原理图上放入两个解调器（demodulators）:FM_DemodTuned,如下图所示。设置两个解调器的 Fnom为90OMHz。同时对每个输出 端进行标注：fm_demodn和fm_demod_out，如下图所示。这些将用来观察被解调的 GSM 信号（基带）。y6v3ALoSy6v3ALoSy6v3ALoSm d?mad inFM_DeimodTunGdDEMOD1Sensitiviiy=i KHzFnzini-=900 MHz Rout=50 OhmPtRF_GSMSRC2F0=900MHz Pcwer=dbintflw(l Di Raut=S0 OhmDartaRert

16、e=27O. B33 KHz lnit 日 il 沪 100110101001DS2i=dbpolar(10jQ)Sl1=dbpolar(-60j0)S22=dbpolar(-60JO) 312=0GainCompPowsrGainCompl dB关于解调器的备注一在这个例子中你可以用相位解调器，但是使用调频解调器会更容易。如果设计解调器，可以运用这种典型的设计来测试电路。另外，可以参照Example目录中的 modulator/demodulator （调制/解调器）仿真的例子。 M2ub6vSTM2ub6vSTM2ub6vST6 设置带变量的包络仿真a. 在原理图中插入一个 VAR （变量

17、）方程并设置stop和step时间，调制带宽（BW）大约为 270KHz,如下图所示。其中变量：t_stop设置为大约100 Q。用BW值作为分母很方便但 并非必须。取样率t_step为BW的5倍。同时请注意ADS默认的包络时间单元（秒） 不是特定的。0YujCfmU0YujCfmU0YujCfmUVARVAR2t stop=50/(270e3)Jst即日 /(1D*27De3)锻 ENVELOPE |EnvelopeEnvxlFreq1 )=900Order(1=10Stop=t_stopStep=t_step7. 仿真并对解调结果作图a. 以数据组名ckt_env_demod仿真。b. 你

18、前面的图并未建立显示该数据的设置。因此，可在同一个数据显示的独立的图中用 一个新的数据组名来保存数据。作出两个FM节点的图作为时域基带信号（Basebandsignal in the time domain）。这些轨迹将是实数，索引值为0。解调器只有在基带（类 似dc元件）才输出信号。请注意因为没有失真所以两条曲线是一样的。eUts8ZQVeUts8ZQVeUts8ZQVCircuitSiAulatlun IL . XYou aie adding data bom a Circuit Envelope siimilatidn is a rectangular plotH 口冈 would yo

19、u ike to hahdls this daia?Speciiurn d the carriei in dB (Kaiser windmiing)SpedRim of the carries in dBm (Kaiser windowing厂 Mlagniude of canier in the time domainC Phase of the earner in lhe tame domainC*亟理陆0.也耳嗅.1應.dm哄RAdvanced. I KCancel |-60-30204D801LUtime. us4cc. 在一个独立图表中，作出bits_out的实部。除了一些延迟，你应

20、该看到001101010010的样式图。sQsAEJkWsQsAEJkWsQsAEJkW8. 用一个滤波器对相位失真进行仿真a. 在放大器中，设置 GainCompPower增益压缩功率）为5 （即放大器输出功率为 5dBm） 同时设置 GainComp=1dB。GMslasNXGMslasNXGMslasNXb. 确认GSM源功率设置为l0dBmc. 在放大器和源之间插入一个Butterworth （巴特沃斯）带通滤波器，如下图所示。这样因为只有窄带信号能通过放大器，所以这将造成一些失真，同时所有信号都能通过第一个解 调器。TlrRGchYTIrRGchYTIrRGchYFM_DimisdT

21、 unedDEMOD1Sensitivity=1 KHz Ffiom=90D MhtzRffuiWO Ohm一%,BiPF_Buitieiwwrth IBPF1 FcenUFOQ MHz 6Wpass50 kHz ApdB eWsigp=20 MHz fctop=2O dBSRC2F0=900 MHzRout=5O OhmDataR3te=270.833 KHz11Q 1 QUOD 10FM_DemodTurieclDEMOD2._ . SerKitiTty=1 KHzV0UTFn&m=M0 MHzR q urt=50 口 hmbits_odtAmplifier AMPl屯 L：_w_RR-1

22、OhmS21 = dbpola10,0)S11=dbpola/SW1 V BOZ.n /-252B V E2 2nX 20.70 V 682 0n/00.42 VSnf 1fl7.fi VGtl27n/-1-C I V 2.5n/-70.53 VSD2 Sn/ 1.34B V e62 5nX732斗 VN啊 Sn/ 134 V51./-13/-eB.S1 V5123.05 V61.112.S VS1Addfm_demod_oUl IreqArtdVs.DetetelimeVoutAdvancad. |Datasets and EquationsYou are adding data From

23、a Circuit: Envelope simulation to a rgclahguli ploLHow tould you like to handle this data? Spedlrum of Ihe caniei ini dE (Kaisfir winidQwing) S iSpadtiuffi of IhM unis in dBm 区商她 windflwing L Magnitude d oarnei in the lir% domainr Phase of (he carrer in the hme domainBaseband signal 圖 the time domai

24、n厂 Shov HiadichgpManage Datasets.Advanced.Cancelgmllr=-1S24M4z朋如I抵目汨漠4Tm?lit._l=ia24WHzdBm止I Vouitl.咆翻翱 恥T关于混频器的CE的备注一一通过对话框在缺省状态下Kaiser窗观察频谱数据。它假设 载波索引值是1。但是对于一个混频器，你需要编辑轨迹并用正确的索引值代替1。正确的索引值来自于你的IF或RF频率的MiX表。1nowfTG41nowfTG41nowfTG4c. 在Vout图中，插入Vin（相同的数据格式类型）并用Markers来验证增益是否大约为35dB 这和以前用理想的Gummel-P

25、oon模型对amp_1900仿真的结果相符合。 fjnFLDa5fjnFLDa5fjnFLDa5阿 MO -5OT -JW -TO -JWQ 1OT TO W7 W 5W WB WkHzd. 插入另外的两个图：一个包括所有时间点的Vout1和一个时域Vout幅度的矩形图，女口下图所示。正如你所看到的，两个图的振幅幅度大小没有什么变化。对于GSM来说,这说明因为GSM是相位调制，放大器对于基带只增加很小或是没有失真。tfnNhnE6tfnNhnE6tfnNhnE6time, useee. 再插入另外两个图：一个是 Vout的相位，这是为了看清在200 ns内相位的变化。注意 到相位圆的y轴是从0

26、到土 180 (类似一个网络分析仪)。同时，插入一个bits_out数据 图，这些是从源出来的一些原始数据。下面的步骤中，你将操作这些数据并得出两者之 间的关系。HbmVN777HbmVN777HbmVN777time, useeth -rwAJ路H呈一1o 厂Q 3.(L2CL7-Il z一一-u111 11 1ir204000 8nTOO 120 10100130 ZOO 220tiirie. useef. 一个方程能对数据解调。如图所示在basebanc方程中，unwrap函数的功能是从绝对相位中去掉士 180度的转化格式。diff函数将区分展开的(unwrapped)倾斜度。除以360

27、将以HZ表示数值。这个解调输出是必要的。写出方程并作出如下图形。V7l4jRB8V7l4jRB8V7l4jRB8Eqnbaseband=diff(unwrap(phase(Vaut1 )/360)WO 120 W liw neo 2W tirre. useem4ti(ne=38 03usec baseb 已对于源，经大 的Mu龍迟 后，标记（MakertSR 在斓希于3剋 融妙的地方， 对載液丈釣有 苗kHz的偏 差.（癬的单 便删）此处将“【向总“直接修改为 indep Cbaseband）m4i nd e p(m4) -3.803E- 5plot_vs(baseband, indep(ba

28、seband)=64673.0295 0E4-0,0-5.0E4-0.080 0-08 ooonCR 000014 pcloo-12 10-08-0 0-080 o.oi lc.08_x I0 080M 0 08005Eoi nd ep( baseb a nd)g. 在基带（based band图中，加入一条时域的bit_out曲线。它将在0附近，除非你编辑曲 线（edit the trace）,如下图所示。进入 Plot Axes栏并对这条新曲线选择 RightY-axis （y 轴在右侧）。83lcPA5983lcPA5983lcPA59h. 下一步，在Plot Options中，去掉白动

29、刻度并重置右边 y轴从-1.25到1. 25。最后，在 图上X轴上直接键入光标并输入+10us然后回车来产生10us的延迟，如下图所示。10us 的移动是通过放大器产生的延迟。现在，你应该对输入到输出基带有一个完全的比较 了。 mZkklkzamZkklkzamZkklkza比较结果I 相位数据经展开和 徽分后的结果同使 用特的腹大器中朋调制寓元件同.-075-Q25 QIH -0 7$?:诙 la 三0=PURqaji诉母 qHzToooTo S8TotTotToi此处直接您 改为 tinne-i-IOu1 0E5-S.0E4-0 D 二 -5 0E4- -1.0ES-1 25-0 75-D.25D 25r-10000I 口 吕 005I 口吕吕皿I 口 0 吕S25ma_z5rIQ 三OD关于数据的备注：你可以划线表示基带信号可能的