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Agilent ADS (Advanced Design System) 功能概述
ADS電子設計自動化（EDA軟件全稱為
Advanced Design
System，是美國安捷倫（Agilent）公司所生產(chǎn)擁有的電子設計自動化軟件；ADS功能十分強大，包含時域電路仿真
(SPICE-like Simulation)、頻域電路仿真 (Harmonic Balance、Linear
Analysis)、三維電磁仿真 (EM Simulation)、通信系統(tǒng)仿真(Communication System
Simulation)和數(shù)字信號處理仿真設計（DSP）；支持射頻和系統(tǒng)設計工程師開發(fā)所有類型的 RF設計，從簡單到復雜，從離散的射頻/微波模塊到用于通信和航天/國防的集成MMIC，是當今國內各大學和研究所使用最多的微波/射頻電路和通信系統(tǒng)仿真軟件軟件。ADS軟件版本有ADS2005A、ADS2004A、ADS2003C、ADS2003A、ADS2002C和ADS2002A等。
此外Agilent公司和多家半導體廠商合作建立ADS Design Kit 及 Model File
供設計人員使用。使用者可以利用Design Kit 及軟件仿真功能進行通信系統(tǒng)的設計、規(guī)劃與評估，及MMIC/RFIC、模擬與數(shù)字電路設計。除上述仿真設計功能外，ADS軟件也提供輔助設計功能，如
Design Guide是以范例及指令方式示范電路或系統(tǒng)的設計流程，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EDA軟件，如SPICE、Mentor Graphics的ModelSim、Cadence的NC-Verilog、Mathworks的Matlab等做協(xié)仿真（Co-Simulation），加上豐富的元件應用模型Library及測量/驗證儀器間的連接功能，將能增加電路與系統(tǒng)設計的方便性、速度與精確性。
下面來對ADS的仿真設計方法、ADS的輔助設計功能、以及ADS與其他EDA設計軟件和測量硬件的連接作個詳細的介紹。
1．ADS的仿真設計方法
ADS軟件可以提供電路設計者進行模擬、射頻與微波等電路和通信系統(tǒng)設計，其提供的仿真分析方法大致可以分為：時域仿真、頻域仿真、系統(tǒng)仿真和電磁仿真；ADS仿真分析方法具體介紹如下：
1.1 高頻SPICE分析和卷積分析（Convolution）
高頻SPICE分析方法提供如SPICE仿真器般的瞬態(tài)分析，可分析線性與非線性電路的瞬態(tài)效應。在SPICE仿真器中，無法直接使用的頻域分析模型，如微帶線帶狀線等，可于高頻SPICE仿真器中直接使用，因為在仿真時可于高頻SPICE仿真器會將頻域分析模型進行拉式變換后進行瞬態(tài)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(tài)分析，也可以分析高頻電路的瞬態(tài)響應。此外高頻SPICE也提供瞬態(tài)噪聲分析的功能，可以用來仿真電路的瞬態(tài)噪聲，如振蕩器或鎖相環(huán)的jitter。
卷積分析方法為架構在SPICE高頻仿真器上的高級時域分析方法，藉由卷積分析可以更加準確的用時域的方法分析于頻率相關的元件，如雨以S參數(shù)定義的元件、傳輸線、微帶線等。
1.2 線性分析
線性分析為頻域的電路仿真分析方法，可以將線性或非線性的射頻與微波電路做線性分析。當進行線性分析時，軟件會先針對電路中每個元件計算所需的線性參數(shù)，如S、Z、Y和H參數(shù)、電路阻抗、噪聲、反射系數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)、增益或損耗等（若為非線性元件則計算其工作點之線性參數(shù)），在進行整個電路的分析、仿真。
1.3 諧波平衡分析( Harmonic Balance)
諧波平衡分析提供頻域、穩(wěn)態(tài)、大信號的電路分析仿真方法，可以用來分析具有多頻輸入信號的非線性電路，得到非線性的電路響應，如噪聲、功率壓縮點、諧波失真等。與時域的SPICE仿真分析相比較，諧波平衡對于非線性的電路分析，可以提供一個比較快速有效的分析方法。
諧波平衡分析方法的出現(xiàn)填補了SPICE的瞬態(tài)響應分析與線性S參數(shù)分析對具有多頻輸入信號的非線性電路仿真上的不足。尤其在現(xiàn)今的高頻通信系統(tǒng)中，大多包含了混頻電路結構，使得諧波平衡分析方法的使用更加頻繁，也越趨重要。
另外針對高度非線性電路，如鎖相環(huán)中的分頻器，ADS也提供了瞬態(tài)輔助諧波平衡(Transient Assistant HB)的仿真方法，在電路分析時先執(zhí)行瞬態(tài)分析，并將此瞬態(tài)分析的結果作為諧波平衡分析時的初始條件進行電路仿真，藉由此種方法可以有效地解決在高度非線性的電路分析時會發(fā)生的不收斂情況。
1.4 電路包絡分析（Circuit Envelope）
電路包絡分析包含了時域與頻域的分析方法，可以使用于包含調頻信號的電路或通信系統(tǒng)中。電路包絡分析借鑒了SPICE與諧波平衡兩種仿真方法的優(yōu)點，將較低頻的調頻信號用時域SPICE仿真方法來分析，而較高頻的載波信號則以頻域的諧波平衡仿真方法進行分析
1.5 射頻系統(tǒng)分析
射頻系統(tǒng)分析方法提供使用者模擬評估系統(tǒng)特性，其中系統(tǒng)的電路模型除可以使用行為級模型外，也可以使用元件電路模型進行習用響應驗證。射頻系統(tǒng)仿真分析包含了上述的線性分析、諧波平衡分析和電路包絡分析，分別用來驗證射頻系統(tǒng)的無源元件與線性化系統(tǒng)模型特性、非線性系統(tǒng)模型特性、具有數(shù)字調頻信號的系統(tǒng)特性。
1.6 拖勒密分析（Ptolemy）
拖勒密分析方法具有可以仿真同時具有數(shù)字信號與模擬、高頻信號的混合模式系統(tǒng)能力。ADS中分別提供了數(shù)字元件模型（如FIR濾波器、IIR濾波器，AND邏輯門、OR邏輯門等）、通信系統(tǒng)元件模型（如QAM調頻解調器、Raised
Cosine濾波器等）及模擬高頻元件模型（如IQ編碼器、切比雪夫濾波器、混頻器等）可供使用。
1.7 電磁仿真分析(Momentum)
ADS軟件提供了一個2.5D的平面電磁仿真分析功能——Momentum（ADS2005A版本Momentum已經(jīng)升級為3D電磁仿真器），可以用來仿真微帶線、帶狀線、共面波導等的電磁特性，天線的輻射特性，以及電路板上的寄生、耦合效應。所分析的S參數(shù)結果可直接使用于些波平衡和電路包絡等電路分析中，進行電路設計與驗證。在Momentum電磁分析中提供兩種分析模式：Momentum微波模式即Momentum和Momentum射頻模式即Momentum
RF；使用者可以根據(jù)電路的工作頻段和尺寸判斷、選擇使用。
2．ADS的設計輔助功能
ADS軟件除了上述的仿真分析功能外，還包含其他設計輔助功能以增加使用者使用上的方便性與提高電路設計效率。ADS所提供的輔助設計功能簡介如下：
2.1 設計指南（Design Guide）
設計指南是藉由范例與指令的說明示范電路設計的設計流程，使用者可以經(jīng)由這些范例與指令，學習如何利用ADS軟件高效地進行電路設計。
目前ADS所提供的設計指南包括：WLAN設計指南、Bluetooth設計指南、CDMA2000設計指南、RF
System設計指南、Mixer設計指南、Oscillator設計指南、Passive Circuits設計指南、Phased
Locked
Loop設計指南、Amplifier設計指南、Filter設計指南等。除了使用ADS軟件自帶的設計指南外，使用者也可以通過軟件中的DesignGuide
Developer Studio建立自己的設計指南。
2.2 仿真向導（Simulation Wizard）
仿真向導提供step-by-step的設定界面供設計人員進行電路分析與設計，使用者可以藉由圖形化界面設定所需驗證的電路響應。
ADS提供的仿真向導包括：元件特性（Device
Characterization）、放大器（Amplifier）、混頻器（Mixer）和線性電路（Linear Circuit）。
2.3 仿真與結果顯示模板（Simulation & Data Display Template）
為了增加仿真分析的方便性，ADS軟件提供了仿真模板功能，讓使用者可以將經(jīng)常重復使用的仿真設定（如仿真控制器、電壓電流源、變量參數(shù)設定等）制定成一個模板，直接使用，避免了重復設定所需的時間和步驟。結果顯示模板也具有相同的功能，使用者可以將經(jīng)常使用的繪圖或列表格式制作成模板以減少重復設定所需的時間。除了使用者自行建立外，ADS軟件也提供了標準的仿真與結果顯示模板可供使用。
2.3 電子筆記本（Electronic Notebook）
電子筆記本可以讓使用者將所設計電路與仿真結果，加入文字敘述，制成一份網(wǎng)頁式的報告。由電子筆記本所制成的報告，不需執(zhí)行ADS軟件即可以在瀏覽器上瀏覽。
3．ADS與其他EDA軟件和測試設備間的連接
由于現(xiàn)今復雜龐大的的電路設計，每個電子設計自動化軟件在整個系統(tǒng)設計中均扮演著螺絲釘?shù)慕巧�，因此軟件與軟件之間、軟件與硬件之間、軟件與元件廠商之間的溝通與連接也成為設計中不容忽視的一環(huán)。ADS軟件與其他設計驗證軟件、硬件的連接簡介如下：
3.1 SPICE電路轉換器（SPICE Netlist Translator）
SPICE電路轉換器可以將由Cadence、Spectre、PSPICE、HSPICE及Berkeley
SPICE所產(chǎn)生的電路圖轉換成ADS使用的格式進行仿真分析、另外也可以將由ADS產(chǎn)生的電路轉出成SPICE格式的電路，做布局與電路結構檢查（LVS，Layout
Versus Schematic Checking）與布局寄生抽�。↙ayout Parasitic Extraction）等驗證。
3.2 電路與布局文件格式轉換器（IFF Schematic and Layout Translator）
電路與布局格式轉換器提供使用者與其他EDA軟件連接溝通的橋梁，藉由此轉換器可以將不同EDA軟件所產(chǎn)生的文件，轉換成ADS可以使用的文件格式。
3.3 布局轉換器（Artwork Translator）
布局式轉換器提供使用者將由其他CAD或EDA軟件所產(chǎn)生的布局文件導入ADS軟件編輯使用，可以轉換的格式包括IDES、GDSII、DXF、與Gerber等格式。
3.4 SPICE模型產(chǎn)生器（SPICE Model Generator）
SPICE模型產(chǎn)生器可以將由頻域分析得到的或是由測量儀器得到的S參數(shù)轉換為SPICE可以使用的格式，以彌補SPICE仿真軟件無法使用測量或仿真所得到的S參數(shù)資料的不足。
3.5 設計工具箱（Design Kit）
對于IC設計來說，EDA軟件除了需要提供準確快速的仿真方法外，與半導體廠商的元件模型間的連接更是不可或缺的，設計工具箱便是扮演了ADS軟件與廠商元件模型間溝通的重要角色。ADS軟件可以藉由設計工具箱將半導體廠商的元件模型讀入，供使用者進行電路的設計、仿真與分析。
3.6 儀器伺服器
儀器伺服器提供了ADS軟件與測量儀器連接的功能，使用者可以通過儀器伺服器將網(wǎng)絡分析儀測量得到的資料或SnP格式的文件導入ADS軟件中進行仿真分析，也可以將軟件仿真所得的結果輸出到儀器（如信號發(fā)生器），作為待測元件的測試信號。
4．結論
隨著電路結構的日趨復雜和工作頻率的提高，在電路與系統(tǒng)設計的流程中，EDA軟件已經(jīng)成為不可缺少的重要工具。EDA軟件所提供的仿真分析方法的速度、準確與方便性便顯得十分重要，此外該軟件與其他EDA軟件以及測量儀器間的連接，也是現(xiàn)在的龐大設計流程所必須具備的功能之一。
Agilent公司推出的ADS軟件以其強大的功能成為現(xiàn)今國內各大學和研究所使用最多的軟件之一。
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