振荡器DRO的HFSS和ADS联合仿真总结_hfss和ads联合仿真
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11.78GDRO设计
第1章
1.1 1.2
第2章
2.1 2.2
第3章
3.1 3.2
第4章 预备知识.................................................2
振荡器分为两种：反射式和反馈式.................................................................................2 DRO分为两种：反射式和反馈式....................................................................................2
HFSS11产生S2P文件并在ADS中进行仿真....................4
HFSS11导出S2P文件......................................................................................................4 在ADS2008中对产生的S2P文件仿真...........................................................................5
放大管ATF36077的直流扫描和直流仿真......................6
直流扫描(目的：确定直流工作点VDS,VGS,ID,为设计偏置电路提供依据)...................6 直流仿真(目的：根据3.1确定的偏置点设计和仿真偏置电路)....................................8
S参数仿真..............................................10
第1章 预备知识
1.1 振荡器分为两种：反射式和反馈式
判断这两种形式振荡器是否能振荡的方法分别如下（1）反射式（VCO也属于这一种）
（2）反馈式
1.2 DRO分为两种：反射式和反馈式
本文介绍反馈式DRO的设计方法，其电路框图和大致的autoCAD版图如下：
11.78GDRO设计
第2章 HFSS11产生S2P文件并在ADS中进行仿真
概述：ADS中模型库中自带有一个介质和单根微带线耦合的模型，但是没有一个介质和两根微带线耦合，所以必须在HFSS中建立一个介质和两根微带线耦合的模型，并仿真出S曲线，导出S2P文件，最后导入ADS中进行联合仿真。
2.1 HFSS11导出S2P文件
（1）下面是模型和仿真得到的S21曲线
（3）导出S2P文件
HFSS---->Results--->Solution DATA---->Matrix Data--->Export Matrix Data 就是默认的格式不用改，导出来就是s2p文件了
11.78GDRO设计
2.2 在ADS2008中对产生的S2P文件仿真
概述：由第一章的预备知识可知，反馈式振荡器产生振荡必须同时满足幅度条件和相位条件，具体判断这个11.78GDRO是否能振荡的条件就是：
(1)放大器的增益大于谐振网络(DRO组成的窄带滤波器)的损耗(一般大10dB比较稳当)。
(2)放大器的相位和谐振网络、电路其他元件的相位相加必须为0(同相相加才能产生振荡)。仿真这个反馈式11.78GDRO的大概步骤如下：
(1)在ADS中仿真一个介质和两根微带线耦合模型(谐振网络)的S2P文件，通过S21得到谐振网络在11.78G处的插损和相位。(2)设计放大器，使放大器的增益大于谐振网络的插损；使放大器的相位和谐振网络、电路其他元件的相位相加为0。下面就先进行第(1)步，从而得到谐振网络在11.78G处的插损和相位。
由仿真结果可以看出：谐振网络的损耗只有0.4dB，相位为+152度。
那么接下来的任务就是设计放大器，使放大器的增益大于0.4(一般要大10dB左右，即10.4dB)；使放大器和电路其他元件的相位总和为-152度(即核心始终是：幅度条件和相位条件)。第3章 放大管ATF36077的直流扫描和直流仿真
3.1 直流扫描(目的：确定直流工作点VDS,VGS,ID,为设计偏置电路提供依据)首先分析ATF36077的datasheet，如下图，可见VDS不能超过+3V，ID不能超过45mA(典型值为25mA)，否则可能损坏器件。初步选择VDS=2.5V，ID=25mA。
下面在ADS2008中对ATF36077管进行直流扫描。(1)放入ATF36077管的模型
11.78GDRO设计
(2)放入直流仿真模板。Insert->Template->FET_curve_tracer。(3)连接好，并仿真。
注：(A)根据PDF，初步选择VDS=2.5V，ID=25mA
(B)FET需要D极(正电)和G极(负电)供电，但在某条件下如果G极需要的电压为0，则可直接把G极接地，从而只用给D极单电源供电，可简化设计。
以上两图是对VDS进行扫描。
以上两图是对VDS进行扫描。由仿真结果可以看出：
(A)VDS=2.5V时，VGS=0，从而可只对D极供电，简化了设计；(B)VDS=2.5V时，IDS=26mA，符合要求。
综上，最终确定直流偏置条件为：VDS=2.5V，VGS=0，IDS=26mA。
3.2 直流仿真(目的：根据3.1确定的偏置点设计和仿真偏置电路)(1)计算限流电阻。R=(5-2.5)V/26mA=96欧，取100欧。
(2)在G极和D极各串一个微带，这两根微带的尺寸就是放大器焊盘的尺寸(放大
11.78GDRO设计
器焊盘就是在autoCAD中画的版图那些)。
(3)在lumped-components中选中并放入限流电阻、DC_feed和DC_block。(4)串入探针，注意是有方向的。
(5)在D极放一个节点，目的是：观察D极电压是否是2.5V。
(6)最后的DC仿真电路图如下。
(7)仿真结果如下。
仿真结果为：VDS=2.5V，IDS=26mA，可见偏置电路设计成功。
第4章 S参数仿真
(1)放入S参数控件和稳定仿真控件。
(2)相应完善电路。
(3)开始仿真。注：ADS不能同时进行两种仿真，所以进行一种仿真时，其他仿真控件必须关闭。
(4)由仿真结果可见，11.78G处的K
(A)在D极和输出之间串联一个电阻R。原理：串联一个电阻R，就抵消了负阻，成为正阻(正阻：放大器；负阻：振荡器；正阻：消耗能量；负阻：向外提供能量)。串联一个电阻R可以改善稳定性，但是同时又会增大损耗，11.78GDRO设计
使放大器的增益G降低，所以设计时需要调增R的大小，使放大器在稳定性和增益两指标之间折中。(B)在D极和地之间串联一个电阻
现在我们采用(B)方法，电路结构和仿真结果如几图所示(注意多加那个隔直电容是为了防止D极的直流到地了)。
m1freq=11.78GHzStabFact1=1.0561.108.208.15m2freq=11.78GHzdB(S(2,1))=8.086StabFact11.08dB(S(2,1))1.06m18.108.058.007.95m21.041.0211.6011.6511.7011.7511.8011.8511.9011.9512.0011.6011.6511.7011.7511.8011.8511.9011.9512.00freq, GHz-75-80-85-90-95-10011.6011.6511.7011.7511.8011.8511.9011.9512.00freq, GHzphase(S(2,1))m3m3freq=11.78GHzphase(S(2,1))=-88.723
(5)由仿真结果可见，K>1，放大器已经稳定了。11.78G处S21的增益为8dB，11.78G处S21的相位为-88度。(6)下面的任务是：调节那两根微带(TL4和TL5)的长度(把TL4和TL5的长度设成变量l1)，使：幅度尽量大；相位为-152度。即满足振荡的幅度和相位条件。最后的仿真结果如下： freq, GHzm1freq=11.78GHzStabFact1=1.1841.211.208.108.05m2freq=11.78GHzdB(S(2,1))=7.985StabFact11.191.181.171.16m1dB(S(2,1))8.007.957.907.85m211.6011.6511.7011.7511.8011.8511.9011.9512.0011.6011.6511.7011.7511.8011.8511.9011.9512.00freq, GHz-140-145freq, GHzphase(S(2,1))-150-155-160-165m3m3freq=11.78GHzphase(S(2,1))=-152.56111.6011.6511.7011.7511.8011.8511.9011.9512.00
可见K>1，放大器的增益为8dB，放大器的相位为-152度，符合设计要求。下面串上介质和两个微带线模型的S2P文件进行开环分析！
(7)串上介质和两个微带线模型的S2P文件进行开环仿真！开环仿真的目的：调节电路的各个参数(一般是调整微带的长度)，使整个开环电路(放大器+由DRO组成的谐振网络的S2P文件+电路其他部分)的幅度比较大(即放大器的增益要比由DRO组成的谐振网络的损耗和电路其他部分的损耗之和大)，并且相位总和为0，即达到振荡的幅度和相位两个条件。freq, GHz(8)闭环仿真。
首先放入HB控件；为了仿真振荡器的相位噪声，需要串入OSCPORT控件。把第7步的开环电路串上OSCPORT控件(注意OSCPORT控件串在环路中的具体位置
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还待研究？)，再连到放大器的输出端，形成闭合环路，就可以进行闭环仿真了。
下面几个图是需要对HB控件进行的设置。
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在设置上图那个Vout之前，需要在原理图中振荡器的输出端用NAME工具，设置一个节点Vout。
