名稱:電路模擬平台ADS分析工具
ADS（Advanced Design System）電子設計自動化軟體為美國Agilent Technologies公司的產品，該軟體的功能包含時域電路模擬（SPICE－like Simulation）、頻域電路模擬（HarmonicBalance Linear Analysis）、電磁模擬（EM Simulation）、通信系統模擬（Communication SystemSimulation）、數字信號處理設計（DSP）等。此外和多家晶元廠商合作建立ADS Design Kit及Model File供設計人員使用。使用者可以利用Design Kit及軟體模擬功能進行通信系統的設計、規劃與評估，以及MMIC／RFIC、類比與數位電路設計。除上述的設計模擬功能外，ADS也提供輔助設計功能，如Design Guide是以範例及指令方式示範電路或系統的設計規劃流程，而Simulation Wizard是以步驟式界面進行電路設計與分析。ADS還能提供與其他設計模擬軟體（如SPICE、Mentor Graphics的ModelSim、Cadence的NC-Verilog、Mathworks的MATLAB等）做Co－Simulation，加上豐富的元件／應用模型庫及量測／驗證儀器間的連接功能，將增加電路與系統設計的方便性、速度與精確性。它提供優秀的頻率模式和混合模式電路模擬器，可以模擬整個通信信號通路，完成從電路到系統的各級模擬。它把廣泛的經過驗證的射頻、混合信號和電磁設計工具集成到一個靈活的環境中。
ADS採用自頂至底的設計和自底至頂的驗證方法，將系統設計和驗證時間降到最少。它具有DSP、RF和EM協同模擬能力，從而能在系統級設計中高效率地分配和優化系統性能。完成系統建模后，就可用實際RE和DSP電路設計替代行為模型，評估它們對性能的影響。當任何一級模擬結果不理想時，都必須回到原理圖中重新進行優化，並再次進行模擬，直到模擬結果滿意為止，這樣可以保證實際電路與模擬電路的一致性。
ADS可以為電路設計者提供進行模擬、射頻與微波等電路和通信系統設計的模擬分析方法，其提供的模擬分析方法大致可以分為時域模擬、頻域模擬、系統模擬和電磁模擬。下面具體介紹兩項分析方法。
（1）高頻SPICE分析
高頻SPICE分析方法提供如同SPICE模擬器般的瞬態分析，可分析線性與非線性電路的瞬態效應。在SPICE模擬器中無法直接使用的頻域分析模型，如微帶線帶狀線等，可在高頻SPICE模擬器中直接使用，因為在模擬時高頻SPICE模擬器會將頻域分析模型進行拉氏變換后再進行瞬態分析，而不需要使用者將該模型轉化為等效RLC電路。因此，高頻SPICE除了可以做低頻電路的瞬態分析外，也可以分析高頻電路的瞬態響應。此外，高頻SPICE也提供瞬態雜訊分析的功能，可以用來模擬電路的瞬態雜訊，如振蕩器或者鎖相環。卷積分析方法為架構在SPICE高頻模擬器上的高頻時域分析方法，藉助卷積分析可以更加準確地用時域的方法分析與頻域相關的元件，如以s參數定義的元件、傳輸線、微帶線等。
（2）線性分析
線性分析為頻域的電路模擬分析方法，可以對線性或非線性的射頻與微波電路做線性分析。進行線性分析時，軟體會針對電路中的每個元件計算所需的線性參數，如S、Z、Y和H參數、電路阻抗、雜訊、反射係數、穩定係數、增益或損耗等，再進行整個電路的分析、模擬。
相對的另一個FDA工具——Multisim一次模擬即可得到時域響應、頻域響應、系統增益結果，ADS需要調用不同的分析控制項加入模擬界面。因此，熟悉ADS各種分析控制項的使用可以使系統模擬分析更完善。下面介紹幾類常用的ADS模擬分析控制項。
1． S參數分析
S參數表徵的系統特性如下：S21、S31是傳輸參數，反映傳輸損耗；S11、S22、S33分別是輸入、輸出埠的反射係數；S23反映了兩個輸出埠之間的隔離度。
S參數分析控制項在ADS模擬界面的圖標如圖1所示。
圖1 S參數分析控制項
設定起始、終止（Start、Stop）掃描頻率可以得到系統在設定頻率範圍內的頻域增益響應曲線。模擬結果體現了系統的頻帶選擇性。
另外，對S＿parameter Simulation Controller的Parameters欄進行設置，啟動AC frequencyconverslon，可以進行系統對通道選擇性的模擬，具體設定如圖2所示。
圖2 S參數分析控制項通道選擇分析參數設置
模擬時需要注意的是：SP模型屬於小信號線性模型，模型中已經帶有了確定的直流工作點和在－定範圍內的S參數，模擬時要注意適用範圍。SP模型只能得到初步的結果，對於某些應用來說已經足夠，不能用來做大信號的模擬，或者直流饋電電路的設計，不能直接生成版圖。
2．瞬態分析
瞬態分析控制項在ADS模擬界面的圖標如圖3所示。
圖3瞬態分析控制項
串TRANSIENT
設定StopTime將控制時域模擬的時間範圍，MaxTimeStep決定了後台數據產生的數量精度，也將影響系統完成模擬所需的時間。模擬完成後，可以得到在0～StopTime時間內系統各目標輸出點的時域圖像。
3．交流分析
交流分析控制項在ADS模擬界面的圖標如圖4所示。交流分析可以設定目標交流源參數的變化範圍，同時完成系統預測增益預算分析。
圖4交流分析控制項
4．諧波平衡分析
諧波平衡分析控制項在ADS模擬界面的圖標如圖5所示。設定諧波個數（Order）可以觀察系統離散頻率幅度分佈情況。
圖5諧波平衡分析控制項
5． ADS使用初步
下面以建立一個低通濾波器模擬來介紹如何在ADS下創建一個新工程、做模擬電路原理運行模擬並查看模擬結果。
（1）創建一個新工程
啟動ADS進入如圖6所示的界面。
圖6 ADS主界面
單擊File＞New Project設置工程名稱（這裡為Filter）及存儲路徑。工程創建完畢後主窗口如圖7所示。
圖7建立新工程后的ADS主界面
同時原理圖窗口打開，如圖8所示。
圖8 ADS原理圖界面
主窗口的文仵瀏覽區域（File Browser）應該顯示您正處於工程lab1的索引中。注意：data、networks等子目錄也同時自動生成。同時要注意到原理圖圖標當前可用（不再是灰色的）。
（2）創建一個低通濾波器原理圖設計
如圖9所示，在Lumped Component（集總元件）面板中選擇capacitor C。然後根據需要的方向，單擊rotate（旋轉）圖標，再在屏幕上單擊一下滑鼠就可以在原理圖中插入電容了，接著再插入另一個電容。
圖9在原理圖中插入元件
圖10顯示了面板和元件使用歷史列表，可以在元件欄中直接輸入（L，R，C）來插入元件而不需要使用面板。
圖10面板和元件歷史列表
接下來插入inductor（電感）、ground（地）等，繼續創建低通濾波器。然後把元件用wire連接起來。通過實踐多次練習積累原理圖獲取的經驗，您還可以嘗試用copy（拷貝）、move（移動）和其他圖標命令。
電路搭建好之後，單擊電容元件符號或者選中電容，然後雙擊圖上的圖標，可將C2的值設為3pF。方法是對話框出現后改變電容的值C＝3．0pF，然後單擊Apply和Ok。下一步，選擇Simulation-S_Param面板，插入S參數模擬控制器（齒輪圖標）和終端埠（Term）。
（3）設置和運行模擬
在原理圖中雙擊S參數模擬控制器可以設置模擬。當對話框出現后，如圖11所示，改變step size（步長）為0．5GHz，單擊Apply。注意其值如何在屏幕上更新。Ok鍵的作用與Apply鍵相同。單擊Display標籤就可以看見Start（開始）、Stop（停止）和Step values（間隔值）已經預設檢驗。單擊Ok按鈕關閉對話框。
圖11 S參數模擬控制項設置
單擊Simulation圖標（齒輪形狀）開始模擬。同樣可以單擊setup對話框下的Simulate來完成。進行模擬時，結果數據通常會被寫入已設置好的當前數據組中。
接下來找到並打開Status window（模擬狀態窗口），您會看到與圖12相似的內容，例如對模擬結果的說明。SP1表示S參數模擬控制器及其設置。如果沒有錯誤出現，提示信息會告訴您模擬已經完成，數據組已經寫入當前工程的data索引中（當前工程是Filter_Prj）。
圖12模擬狀態窗口
（4）模擬結果顯示
從主窗口或者原理圖窗口中單擊Data Displaay圖標，打開一個數據顯示窗口，如圖l3所示。當數據顯示窗口打開后，數據組名稱會出現在記錄欄里。
圖13數據顯示窗口
在工作窗口單擊Rectangular Plot圖標並移動滑鼠（圖表輪廓隨之移動），再次單擊就可以創建該圖形。當下一個對話框出現時，選擇S21，並單擊Add按鈕，出現如圖14所示的對話框。下一個對話框會讓您指定數據顯示方式，選擇dB。
圖14選擇顯示項目
在圖上放置標記：單擊下拉菜單命令Marker）New，選擇軌跡，單擊一下滑鼠就可以插入一個標記。用滑鼠或鍵盤方向鍵移動標記。同樣，移動標記文本框也可以通過選擇它並移動到希望位置的方法，試著刪除該標記或者在圖形上另行標記，如圖15所示。
圖15在圖線上使用Marker標記
（5）保存數據顯示和原理圖
在數據顯示窗口中，注意到它被標記為未命名（untitled）。要保存當前數據顯示窗口並命名，單擊下拉菜單File＞Save As，然後鍵入名稱：Filter，並單擊Save。這意味著窗口作為dds（data display server）後綴文件保存到Filter工程目錄中，並且可存取所有在數據目錄中的數據（．ds文件或數據組）。
