ADS(Advanced Design system)仿真测试元器件在不同功率下的输入阻抗
前言
先进设计系统 Advanced Design system(ADS)Agilent Technologies 是领先的电子设计自动化软件,适用于射频、微波和信号完整性应用。在前面的文章中,我详细介绍了如何测量电路的输入阻抗,但是测量方法是基于无源输入的,对于非线性元器件例如二极管来说,在不同功率输入下,其输入阻抗是不一样的,所以,这篇文章就介绍了在ADS中如何测量元器件在不同功率下的输入阻抗。
上一篇介绍如何测量输入阻抗的文章,可以看这里:
ADS(Advanced Design system)仿真测试元器件输入阻抗
测量不同功率下的输入阻抗
其基本的原理图和之前的文章差不多,也是需要端口,但是有一定区别,下面按步骤讲解。
在“Sources-Freq Domain”中找到“P_1Tone”,注意有很多个长得一样但是名字不一样的例如“P_AC”,不要选择错了。
其中2和4点可以按照自己的需求修改。注意第三点,输出功率带极性(polar),同时“dbmtow(0)”,意味着它会自动把 0dBm 这个功率转换为W,这样软件才能识别。根据我们需要的自行调整频率和功率,这里我把极性去掉,同时添加一个变量“Pin”,这样才能得到不同的功率。
将功率源负极接地,同时插入一个电流表(在Probe Components中),修改名字叫“Iin”(注意是大写的i,不是小写的L),和一个网络标号“Vin”。
把电路拓扑补充完整,这里我选用的是倍压整流电路,由两个二极管组成,搭建以下电路。如果想得到S21等参数,只需要把后面的负载电阻改成端口就行了。
接下来,添加一个谐波平衡仿真控件(HarmonicBalance,在Simulation-HB中),添加一个S参数仿真控件和一个Zin仿真控件(可选,主要是为了对比无源和有源环境下的输入阻抗,但后期会以这个举例)。
双击其中的谐波平衡仿真控件(HarmonicBalance),做一些修改。在Sweep一栏添加一个扫描变量,输入Pin,我这里范围选择的是-50到50,单位是dBm。点击Apply即可。
(可选,主要是方便后期修改变量)点击上面向右的按钮,找到“Display”页面,添加四项,就可以在原理图界面看到了。
添加一个公式:Zin_in=Vin[1]/Iin.i[1]
整体原理图如下,可以看看自己漏掉了什么。
现在可以仿真了,点击仿真按钮,仿真结束后插入几张图表。这里直接引用上一篇文章的图片。
在仿真结果的左边,添加一张图。按照下图的步骤来,先添加一张方格图,再选择添加Zin1,点击添加按钮。
选择实部添加,点击确定。
再点击虚部添加,点击确定。
正确添加后,应该会显示有两组数据。点击OK,添加到仿真结果中。
以上是添加无源情况下的输入阻抗曲线图。对于有源状态的,只需要按照上面的步骤,添加“Zin_in”,也就是之前添加公式中计算的那个即可。
可以得到两张曲线图。在Mark菜单选择添加一条直线就可以看到两个数值了。
得到的曲线图。
可以看到,对于非线性元件,其无源状态下的输入阻抗和有源状态下的输入阻抗是不一样的。无源状态下的输入阻抗很接近低输入状态下的输入阻抗,但是高输入情况下相差很大。
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