一、ADS是什么軟件？。

ADS（Advanced Design System）是一款由是德科技Keysight Technologies開發(fā)的集成電路設(shè)計(jì)軟件。

它是一種基于電磁場模擬和射頻/微波電路分析的工具,具有全面的功能、高精度的仿真能力、強(qiáng)大的電磁場仿真、參數(shù)化建模和優(yōu)化功能,以及用戶友好的界面和豐富的支持資源。

這些優(yōu)勢使得ADS成為射頻、微波和毫米波電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一流工具。

二、ADS軟件是干什么的？。

ADS軟件（Advanced Design System）主要用于射頻（RF）、微波（Microwave）和毫米波（Millimeter-wave）電路的設(shè)計(jì)、仿真和分析。

它提供了一套強(qiáng)大的工具和功能,以幫助工程師進(jìn)行高頻電路設(shè)計(jì),并評估其性能。

ADS軟件還提供了強(qiáng)大的電磁場仿真功能,可以對微帶線、天線、射頻卡口等進(jìn)行精確的電磁場模擬和分析。

這對于高頻電路設(shè)計(jì)中的信號耦合、傳輸線特性和輻射效應(yīng)等問題非常重要。

三、ADS軟件的功能電路設(shè)計(jì)和布局：ADS允許工程師創(chuàng)建和編輯電路原理圖,選擇合適的電路元件,進(jìn)行電路布局和連接。

參數(shù)化建模：ADS支持建立參數(shù)化模型,以便對電路中的元件進(jìn)行變量化和優(yōu)化。

信號完整性分析：ADS可以進(jìn)行信號完整性分析,包括傳輸線特性、阻抗匹配和信號反射等。

射頻/微波電路仿真：ADS提供了精確的射頻和微波電路仿真功能,包括放大器、混頻器、振蕩器、濾波器等。

工程師可以評估電路性能、頻率響應(yīng)、功率傳輸?shù)戎笜?biāo)。

電磁場仿真：ADS集成了電磁場仿真引擎,可以對微帶線、天線、射頻卡口等進(jìn)行電磁場模擬和分析,幫助工程師了解電磁特性和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

優(yōu)化和參數(shù)掃描：ADS允許工程師進(jìn)行電路參數(shù)優(yōu)化和參數(shù)掃描,以尋找最佳的設(shè)計(jì)參數(shù)組合。

系統(tǒng)級設(shè)計(jì)：ADS支持系統(tǒng)級設(shè)計(jì),允許工程師模擬和評估整個(gè)射頻系統(tǒng)的性能和互操作性。

四、ADS軟件的應(yīng)用ADS軟件的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,涵蓋通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、衛(wèi)星通信、毫米波雷達(dá)、汽車?yán)走_(dá)和射頻集成電路設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。

在通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,ADS軟件可用于優(yōu)化無線通信系統(tǒng)的前端電路,提高信號傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)的性能。

在衛(wèi)星通信中,ADS可幫助工程師設(shè)計(jì)和仿真衛(wèi)星通信鏈路,提升傳輸效率和系統(tǒng)性能。

在毫米波雷達(dá)和汽車?yán)走_(dá)領(lǐng)域,ADS的仿真和分析功能有助于提高雷達(dá)系統(tǒng)的探測精度、抗干擾性和可靠性。

同時(shí),在射頻集成電路設(shè)計(jì)中,ADS軟件提供了豐富的工具和功能,支持各種電路模塊的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證,如放大器、振蕩器和濾波器等。

ADS軟件作為射頻、微波和毫米波電路設(shè)計(jì)的全能利器,為工程師提供了一種高效、準(zhǔn)確的工具,促進(jìn)了電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和發(fā)展。

提供對復(fù)雜高速 PCB 的信號完整性分析,讓您能夠表征信號網(wǎng)的損耗和耦合,最終提取出準(zhǔn)確的電磁模型,在 ADS 瞬態(tài)和通道仿真器中使用。

生成時(shí)變電熱模型,通常能夠?qū)⒑竺娴碾姛岱抡嫠俣忍岣?10 倍。

需要 W3050E PathWave 電熱仿真器。

動態(tài) ETH 模型可用于所有 ADS 電路仿真器。

W3078E PathWave 先進(jìn) DDR AMI 模型生成器使設(shè)計(jì)人員能夠?yàn)榇鎯ζ鹘涌跇?gòu)建單端 PAM4 AMI 模型,尤其是針對 GDDR6X、GDDR7 和未來的 DDR6 等新一代存儲器系統(tǒng)。

ADS 問答ADS電磁仿真是電腦版的網(wǎng)絡(luò)分析儀 ？在高頻電路研發(fā)的過程中,最常使用到的儀表是網(wǎng)絡(luò)分析儀。

這里所說的網(wǎng)絡(luò)不是電腦網(wǎng)絡(luò),而是在有電腦網(wǎng)絡(luò)之前很早就用到的名詞,指的就是高頻電路。

網(wǎng)絡(luò)分析儀的量測結(jié)果叫做 s參數(shù)。

如果待測的高頻電路匹配很好,輸入端口的信號就能完全傳遞進(jìn)入這個(gè)電路,網(wǎng)絡(luò)分析儀在輸入端口上量到的反射信號就會非常小。

反之,如果待測電路匹配不良,輸入端口的信號不能順利傳進(jìn)這個(gè)電路,網(wǎng)絡(luò)分析儀就會在輸入端口量到比較大的反射信號。

s參數(shù)就是記錄待測電路各個(gè)端口輸出和輸入的訊號大小。

電磁仿真其實(shí)就像是在電腦環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)分析儀,電磁仿真所要分析的電路結(jié)構(gòu) (或稱為器件) 就是現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的待測電路,而仿真結(jié)果就是s參數(shù)。

電磁仿真得到的s參數(shù)如果能和網(wǎng)絡(luò)分析儀的量測到的s參數(shù)一致,這個(gè)s參數(shù)就會是一個(gè)準(zhǔn)確的器件模型了。

跑完電磁仿真,然后呢？我們談過電磁仿真得到的S參數(shù)就是電路器件(結(jié)構(gòu))的模型。

很多學(xué)RF的研究生在學(xué)校的時(shí)候,都會跑一兩個(gè)電磁仿真,分析S11(輸入反射系數(shù))和 S21(正向傳輸系數(shù))。

修完課,加上一篇論文,也許就能得到碩士學(xué)位,可以畢業(yè)去找一份射頻研發(fā)工程師的工作。

但是,只會電磁仿真夠嗎？或者說,跑完電磁仿真,然后呢？。

通常射頻器件是要被放到PCB板上,加上電阻、電容、和電感等器件,成為一個(gè)最終產(chǎn)品需要的電路。

所以,射頻研發(fā)工程師是要將電磁仿真得到的S參數(shù),加上電阻、電容、和電感等器件模型,還有PCB板的特性,放到電路仿真軟件中(例如是德科技的ADS),仿真出整個(gè)電路的特性。

電磁仿真和器件共仿得到電路的特性的目的是要做射頻匹配,將射頻電路匹配到預(yù)期的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

ADS小秘訣上有兩個(gè)有用的文檔：Efficient Impedance Matching with ADS、Find Out Optimal Values of a Matching Network with Optimization。

仿真準(zhǔn)確嗎？我最常被問到的問題就是仿真準(zhǔn)嗎？大部分的工程師會說,如果沒有準(zhǔn)確的器件模型,仿真就不會準(zhǔn)。

我通常會同意這樣的說法。

但會加上自己的看法,我的經(jīng)驗(yàn)里面,仿真是可以是準(zhǔn)確的。

電路設(shè)計(jì)仿真有一個(gè)至理名言：垃圾進(jìn)垃圾出 (Garbage In, Garbage Out)。

電路是由許多器件和線路組合而成。

的確,如果器件的模型不準(zhǔn)確,就別想有一個(gè)準(zhǔn)確的電路仿真結(jié)果。

所以,仿真要準(zhǔn),必須先要有準(zhǔn)確的器件模型。

哪里有準(zhǔn)確的元件模型呢？我們說過模擬要準(zhǔn),必須先要有準(zhǔn)確的元件模型。

但是哪里有準(zhǔn)確的元件模型呢？我們常用的電阻、電容、電感難道有不準(zhǔn)的疑慮嗎？。

是的,的確如此。

我們在中學(xué)時(shí)期學(xué)習(xí)基礎(chǔ)電路用的電阻、電容、電感都是理想值,無論電路的應(yīng)用頻率,元件值都不會改變。

但是,射頻電路的應(yīng)用頻率到了幾百M(fèi)Hz,甚至幾個(gè)GHz以上,元件會產(chǎn)生寄生效應(yīng),不再是單純的電阻、電容、或電感,而是電阻、電容、或電感的總和,而且元件的特性會隨著頻率改變。

在射頻應(yīng)用領(lǐng)域,通常我們用S參數(shù)模型來描述射頻元件的特性。

那么如何能夠得到準(zhǔn)確的元件模型呢？最好的方法就是直接測量,例如是德科技的網(wǎng)絡(luò)分析儀PNA 就能直接量出元件的 S參數(shù)。

有些元件大廠甚至?xí)阉性腟參數(shù)模型建成數(shù)據(jù)庫,讓工程師容易取用,例如在村田或 TDK 官網(wǎng)就能下載 ADS 的元件數(shù)據(jù)庫。

除了理想元件和 S參數(shù)模型,元件模型還有許多種類別,例如 spice 模型等等。

準(zhǔn)確模型的基礎(chǔ)是準(zhǔn)確的測量,建議一定要用準(zhǔn)確的測試儀器。

跑完模擬以后,怎么知道仿真的結(jié)果準(zhǔn)不準(zhǔn)呢?最常見的回答是,仿真的結(jié)果要跟另一個(gè)軟件的仿真結(jié)果一致才行。

這樣的說法很直覺,但有風(fēng)險(xiǎn)。

另一個(gè)軟件的仿真結(jié)果,可能是不同人在不同條件下得到的答案,很難比較。

縱使相同人利用相同電腦來仿真相同的電路,也可能因?yàn)椴煌浖脑O(shè)定方式不同,而有不同的仿真結(jié)果。

最好的方式是比對仿真結(jié)果和實(shí)際電路的測量結(jié)果,分析兩者的差異,適當(dāng)修正仿真設(shè)定或測量方法,讓仿真結(jié)果和測量結(jié)果一致,這樣就能說仿真準(zhǔn)確了。

高頻電路設(shè)計(jì)一定要用到電磁仿真？電磁仿真是高頻電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中,一定要會用到的仿真方法,主要是用數(shù)學(xué)方法算出一個(gè)物理結(jié)構(gòu)(例如天線、連接器、射頻模塊、射頻PCB等) 的高頻特性,也就是這個(gè)物理結(jié)構(gòu)或元件的模型,最常使用的是s參數(shù)模型。

有了s參數(shù)模型,再加上電路中的電感、電容、和電阻等元件,就能在電路仿真軟件中完成射頻電路的仿真。

電磁仿真通常需要用到工作站等級的電腦、還要配備大量的內(nèi)存。

仿真的時(shí)間依據(jù)結(jié)構(gòu)的大小和復(fù)雜性,從幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)、甚至幾天、幾個(gè)星期都有可能。

最重要的是,要有一套電磁仿真軟件。

如果電磁模擬用量比較大,例如超復(fù)雜結(jié)構(gòu),可能還需要買更多套電磁仿真軟件和計(jì)算機(jī),甚至?xí)玫蕉嗪穗娔X、平行處理計(jì)算機(jī)或加速卡等。

以是德科技為例,EMPro 是最通用的 3D 電磁仿真軟件,ADS 是最著名的電路仿真軟件。

除了 EMPro 以外,還有Momentum、RFPro、CILD、Coilsys、Via Designer、SIPro、PIPro、PEPro 等電磁仿真軟件。