ADS学习笔记—4.优化设计

最新推荐文章于 2025-03-23 00:53:54 发布
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分类专栏： ADS学习笔记 文章标签： ADS
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版权

1.调谐功能—Tuning

可以选择电路中的某一个器件值进行修改，在修改的过程中仿真结果也会随着变化，可以根据仿真结果来确定我们要调的值；此功能适用于对电路进行微调

  1. 在simulation菜单下选择simulation Variables Setup…
    在这里插入图片描述
  2. 将需要改的参数全部勾选
    在这里插入图片描述
  3. 修改器件值变化的范围和步进值，可根据电路实际有的器件值来确定范围，设置好了选择OK
    在这里插入图片描述
    此时原理图的器件值后面会有t样式，表示器件可以进行调谐
    在这里插入图片描述
  4. 点击Tuning，开始调谐
    在这里插入图片描述
    此时会弹出调谐窗口和仿真结果的窗口，在改变某一个器件值的时候，仿真结果也会实时的改变，这样就有利于我们观察
    在这里插入图片描述
    这里我尝试将截止频率调为160MHz，经过修改每一个器件可知，其中一个电容会影响截止频率，因此就调了那个电容，可见这就达成了调谐的目标
    在这里插入图片描述
    可以将调谐的结果更新到原理图，或者关闭窗口它会提示是否保存调谐的值并更新到原理图，点击YES就能更新到原理图
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

2.优化功能—Optimize

通过设置优化的参数和目标，让ADS自己进行优化达到我们的要求，若一个电路需要满足很多个目标时，就可以使用优化功能；虽然调谐也可以达到要求，但是一个一个去调会比较花费时间，因此这是优化功能的优势所在，但是优化功能也有缺点，那就是勾选的每个元件值都会变化

  1. 在simulation菜单下选择simulation Variables Setup…
    在这里插入图片描述

  2. 勾选需要优化的参数并修改范围
    在这里插入图片描述

  3. 找出目标控件和优化控件
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

  4. 双击GOAL控件设置目标
    Expression：输入dB(S(2,1))，表示目标是S21的dB值
    Analysis：下拉选择SP1
    Weight：目标的权重，只有一个GOAL可以按默认值
    Sweep variables：扫描的参数为频率
    limit1和limit2：优化表达式
    Add LImit：增加表达式
    limit1：1Hz~135MHz通带S21大于-0.05
    limit2：160MHz处时的S21在-3.1~-2.9范围内
    Limit中的Weight：表示表达式的权重，权重大的优先级就高
    在这里插入图片描述

  5. 优化控件设置
    在这里插入图片描述
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    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

3.优化结果

  1. 点击Optimize
    在这里插入图片描述
    此时就是开始优化：
    在这里插入图片描述
    这里显示目标已经达到，可见通带内的损耗大于-0.05，160MHz处为-2.9dB，但是看S11的仿真图可知，滤波器类型由原来的Butterworth变成了切比雪夫：
    在这里插入图片描述
    因为这里选择随机优化，每次优化都会不一样，因此读者在操作时的结果可能会不一样，但是都能满足设计的目标，读者也可以选择其他的优化方式。后更新至原理图：
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    此次优化功能只对目标S21进行设置，也可以对S11进行设置，操作步骤、原理和设置S21一样

总结

1. 优化设计可以用调谐功能或者优化功能
2. 改变一个目标时采用调谐功能，找到对该目标影响最大的元件，进行调谐，此法比较方便快捷
3. 有多个目标需要满足时，调谐功能不好实现，用优化功能比较好，但是要设置好目标表达式
4. 使用优化功能时，慎重选择优化的元件，因为优化时可能会改变电路的类型，如果只是对电路的微调，最好用调谐功能

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### 调整ADS中S11参数值过小的问题及解决方案 #### 了解S11参数及其影响因素 S11参数表示的是入射到端口的能量被反射回来的比例，在实际工程应用中通常用作衡量匹配程度的一个重要指标。当提到S11参数过小时，实际上是指反射能量较少，即大部分能量成功传输到了下一个组件或负载上，但这并不总是理想情况，特别是在某些特定应用场景下可能希望获得更高的反射率以便优化整体性能。 对于S11数值偏低的情况，可以从以下几个方面考虑调整方案： #### 修改元件特性阻抗 如果当前系统的特征阻抗与目标不一致，则可能导致较低的S11读数。通过改变连接至测试端口处元器件（如电感、电容等）的具体规格使其更接近于期望的工作状态下的终端电阻值，从而提高反射量并增大S11幅度[^2]。 #### 改变频率范围设置 有时所选测频带宽不适合待研究对象的最佳响应区间也会造成异常现象的发生。适当缩小扫描跨度或将中心点移向预期峰值附近有助于改善这一状况。此外，考虑到不同材料在各频段内的电磁属性差异较大，因此还需注意选用合适的介质基板来配合实验需求[^4]。 #### 应用补偿技术 为了抵消由寄生效应引起的损耗进而提升最终结果准确性，可以在建模过程中引入额外项来进行校正处理。例如利用去嵌入功能去除探针接触不良带来的误差；或是借助虚拟短路/开路法消除PCB走线本身造成的失真干扰等问题[^3]。 ```matlab % MATLAB代码示例：模拟调整后的S参数变化趋势 f = linspace(0, 2e9); % 频率轴设定 s11_adjusted = abs(s11_original .* exp(-j*phase_shift)); % 添加相位偏移修正模型 figure; plot(f./1e6, db(abs(s11_adjusted))); xlabel('Frequency (MHz)'); ylabel('|S_{11}| (dB)'); title('Adjusted S11 Magnitude Response'); grid on; ```
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