BÁO cáo mạch tần sô thực nghiệm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG - - BÁO CÁO Mạch tần sơ thực nghiệm Nhóm Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Anh Quang Sinh viên thực MSSV Nguyễn Thành Đạt 20140976 Nguyễn Bùi Hưng 20142159 Hắc Tiến Thành 20144066 Đinh Xuân Trường 20144772 Hà Nội, 12/2018 Mục lục Mục lục Danh mục hình ảnh Lab 1: SỬ DỤNG ADS CƠ BẢN Bắt đầu hệ thống Khảo sát hình Tạo Workspace Xem duyệt tìm file workspace cấp bậc 5 Tạo thiết kế giản đồ lọc thông thấp 6 Cài đặt chạy mô Lab 4: Mô tham số S Sao chép tập lab3 lưu với tên s_params Mô hiển thị kết Thêm trở kháng LO: chuỗi R-C 10 Vẽ trở kháng S11 11 Thêm tần số cho RF IF 12 Thêm DC lý tưởng cung cấp điện cảm 12 Cài đặt Sweep Plan 13 Chỉnh sửa điều khiển mô S-Parameter 13 Kiểm tra mạch 14 10 Chỉnh sửa BJT_PKG 15 11 Điều chỉnh tham số mạch 16 12 Đọc ghi liệu S-Parameter với S2P file 16 13 Gán S2P với data file mô 16 Lab 10 TDR LinCalc với mô Transient 18 Mở cửa sổ sơ đồ thiết lập mạch 18 Mô vẽ sơ đồ 18 Thay đổi mô thời gian để giảm bớt độ phân giải 19 Thay đổi bước thời gian thành 0,01 ns thay đổi Chiều rộng MLIN đến 20 mô 21 Lưu sơ đồ hiển thị liệu (trans_simple) 21 Tạo sơ đồ 21 Mô vẽ sơ đồ trả lời Vin 22 Sử dụng LineCalc để xác định MLIN trở kháng để tạo dòng phù hợp 25 Giảm thiểu LineCalc 25 10 Đặt lại mạch thiết lập phương trình để tính khoảng cách 25 11 Thêm phương trình để tính trở kháng rho đường 27 12 Sử dụng LineCalc để tổng hợp dòng phù hợp 28 13 Tại thời điểm này, đóng LineCalc lưu schemtatic 29 Lab 11 Mô khuếch đại ACPR 30 Tạo new project, copy thiết kế chỉnh sửa 30 Thêm L điều chỉnh đầu 31 Tạo mạch phụ (sub-circuit) 31 Tạo sơ đồ để thử nghiệm LNA 32 Mô S-parameter: gain circle, noise circle, stability 32 Thiết lập mô công suất đầu vào quét nguồn P_nHarm source 35 Thiết lập Multi-Harmonic Load Tuner sử dụng mô 2-tone HB 37 Mô ACPR 38 Danh mục hình ảnh Hình 1: Đặt tên cho Workspace Hình 2: File Browser Workspace Hình Tạo giản đồ (Schematic) Hình Vẽ tụ điện C giản đồ Hình Thiết kế lọc thông thấp sử dụng S-parameters Hình Mô S-parameters Hình Data display Vout S(2,1) 10 Hình S-params có LO khơng LO 10 Hình 9: Lược đồ Smith S-11 11 Hình 10 Edit marker Readout 11 Hình 11 List data S PortZ 12 Hình 12 Edit instance Parameters cho VAR 12 Hình 13 Thêm DC 12 Hình 14 Cài đặt tham số cho miền quét 13 Hình 15 Chọn User sweep plan 13 Hình 16 Kiểm tra mạch 14 Hình 17 S-11 có Z-port khơng Z-port 15 Hình 18 Chỉnh sửa BJT_PKG 15 Hình 19 S-11 điều chỉnh BJT 16 Hình 20 Viết liệu từ dataset 16 Hình 21 Giản đồ S2P 17 Hình 22 Sơ đồ Smith S-11 gán S2P 17 Lab 1: SỬ DỤNG ADS CƠ BẢN Mục tiêu: Kiểm tra lệnh biểu tượng cửa sổ · Tạo project thiết kế sơ đồ · Thiết lập thực mô tham số S · Hiển thị liệu mơ hình vẽ lưu tệp · Điều chỉnh mạch để tinh chỉnh đáp ứng · Xem qua ví dụ thực mô Cân hài Tiến hành Bắt đầu hệ thống Khảo sát hình a Nhấn chuột vào File thành công cụ Để điều chỉnh xử lý project thiết kế b Nhấn chuột vào View c Nhấn chuột vào Option d Nhấn chuột vào Windown e Nhấn chuột vào Help Chọn Topics and Index Tạo Workspace • Click File > New > Workspace • Trong hộp thoại New Workspace đặt tên cho Workspace Lab1 click Create Workspace Hình 1: Đặt tên cho Workspace Xem duyệt tìm file workspace cấp bậc Trên hình File Browser ta thấy địa workspace Hình 2: File Browser Workspace Tạo thiết kế giản đồ lọc thông thấp a Trên hình click File > New > Schematic nhấn biểu tượng cơng cụ b Hộp thoại New Schematic ra, đặt tên cho giản đồ lpf (low-pass filter) Hình Tạo giản đồ (Schematic) c Xem xét hộp thoại công cụ Schematic d Trong Lumped-Components chọn tụ điện C nhấp chuột phải chọn Rotation ấn tổ hợp phím Ctrl+R vào Edit chọn Rotation Hình Vẽ tụ điện C giản đồ e Tiếp theo chọn cuộn cảm (Inductor), nối đất (grounds) dây dẫn (wire) hình vẽ f Lấy giá trị C2 = pF g Tiếp theo chọn Simulation- S_Param chọn Term (Terminations) Hình Thiết kế lọc thông thấp sử dụng S-parameters Cài đặt chạy mô a Để cài đặt mô nhấn double click vào S-Parameters thị hộp thoại thay đổi step-size 0.5 click Apply b Trong phần Display chọn Start, Stop Step c Nhấn OK để đóng hộp thoại d Cài đặt liệu mô Chọn Simulate công cụ > Simulation Setup Lab 4: Mơ tham số S Mục tiêu: • • • Đo lường tăng ích trở kháng với tham số S Sử dụng mặt phẳng quét, tham số quét phương trình trở kháng Vẽ vận dụng liệu nhiều cách Thí nghiệm tiếp tục thử nghiệm trộn cách thực phép đo tham số S khác để xác định hiệu suất mạch: tăng ích trở kháng Phương pháp tiến hành: Sao chép tập lab3 lưu với tên s_params a Xóa nguồn AC mơ đồng thời tham số, đẳng thức b Thêm điều kiển mô S-Parameter với Start = 100MHz, Stop=2GHz Step=100 MHz c Thêm names node Vin Vout Hình Mô S-parameters Mô hiển thị kết a Kiểm tra tên dataset kaf s_params sau simulate b Mở new Data Display lưu với tên s_params thêm rectangular plot S21 (dB) c Tương tự thêm Vout dB từ ac_sim d Chỉnh sửa vẽ Trong Plot Options chỉnh sửa scale giá trị Min, Max Step Hình Data display Vout S(2,1) Thêm trở kháng LO: chuỗi R-C a Trong giản đồ bao gồm thành phần cấu thành lên oscillator: C=1.0pF R-=50 Ohm nối đất b Simulation S-21 mọt lần với dải tần số từ 100MHz đến 2GHz với bước nhảy 100MHz tên dataset s_lo c Tắt hoạt động LO mô lần với tên dataset s_nolo d Trong cửa sổ display thêm hình vẽ vưới S-12 với LO khơng LO Hình S-params có LO khơng LO e Lưu liệu tên s_params 12 Sử dụng LineCalc để tổng hợp dòng phù hợp a Quay trở lại chương trình LineCalc đảo ngược trình cách nhập giá trị trở kháng chiều dài điện tính độ cho tín hiệu GHz b Nhấp vào nút Tổng hợp chương trình tạo chiều dài chiều rộng hình c Quay trở lại sơ đồ loại bỏ e Mô lại bạn nên thấy MLIN hồn hảo thể đây: khơng gián đoạn, rho gần với số không z_line = 50 ohms 13 Tại thời điểm này, đóng LineCalc lưu schemtatic Lab 11 Mô khuếch đại ACPR Tạo new project, copy thiết kế chỉnh sửa a Tạo new project: amplifier b Mở schematic: ckt_env_mixer mixer project Click Save As lưu schematic thư viện networks amplifier project đặt tên: amp_LNA c Đưa bjt_pkg circuir vào new schematic amp_LNA Lưu với tên bjt_pkg amplifier project d Mở Amplifier project e Phép đo S-parameter phù hợp với đầu 900Hz Sửa đổi sau: • Bỏ LO thay bẳng R=50 ohm • Thay nguồn RF source Term với Num=1, đảm bảo Vout port • Thêm điều khiển S-parameter f:100 MHz đến 2GHz 10MHz steps • Bỏ envelope controller VAR equations liên quan f Chạy mơ vẽ S-parameters hình thị S11 S22 nằm đồ thị Smith với điểm đánh dấu 900MHz S21 12 vẽ đồ thị chữ nhật để xác minh giá trị chúng Chú ý văn đánh dấu (Smith) chỉnh sửa thành Zo 50 ohms Thêm L điều chỉnh đầu Ở 900 MHz, S22 điện dung dãy cản xấp xỉ tốt để di chuyển đến trung tâm a Đảm bảo điểm đánh dấu 900 MHz chèn dãy cuộn cảm đầu vào b Chọn cuộn cảm điều chỉnh gần trung tâm biểu đồ Smith tốt, S21 tốt 15 dB S11 gần giá trị Tạo mạch phụ (sub-circuit) a Thiết lập mạch hình: • Bỏ nguồn Vcc thay với đầu nói cổng Num=3 • Kết nối chèn cổng khác Num=4 b Đổi tên cổng: P1: RF_in, P2: RF_out, P3: Vcc, P4: Gnd Cuộn cảm phù hợp 26.5 c Tạo symbol: Window>New Symbol d Draw> Polygon để tạo biểu tượng khối khuếch đại e View>Create/Edit Schematic để lưu sơ đồ hoàn thành f Lựa chọn File>Design Parameters nhập mô tả vào tab chung: 900 MHz amplifier g Làm network directory loại bỏ sơ đồ không muốn Tạo sơ đồ để thử nghiệm LNA a Trong amplifier_prj, mở sơ đồ lưu LNA_basic b Chèn amp_LNA sơ đồ bjt_plg để xác minh cấp bậc cho mạch Mô S-parameter: gain circle, noise circle, stability a Thiết lập sơ đồ để thị cho mô S-parameter quét với nhiễu bật b Chèn measurement equations: Mu, MuPrm GaCir từ S-parameter palette Lưu ý gain circle equation phải đặt giá trị 25dB, điểm mặc định 51 Vcc=3.0 volts c Đặt tên cho tệp liệu: LNA_sparms d Mô Khi mô kết thúc thay đổ liệu mặc định cho LNA_sparms e Trong hình thị, chèn biểu đồ Smith Đánh dấu vòng tròn f Chèn đồ thị rectangular plot mu mup Đánh dấu mu khoảng cách từ trung tâm đến đầu gần g Chèn equations vẽ đồ thị thị h Chèn danh sách thêm: nf(2), Nfmin Sopt i Trong thị liệu, thêm equation j Đặt lại giá trị mô 900 MHz Mô lại chèn đồ thị Smith với equation my_ns Bạn thấy noise circle cho giá trị nf2 k Trong equation, thay đổi nf2 = Bạn thấy vòng tròn l Lưu thị liệu sơ đồ Thiết lập mô công suất đầu vào quét nguồn P_nHarm source a Lưu sơ đồ: LNA_hb b Chỉnh sửa sơ đồ: • Thêm biến Pavs vào VAR- nguồn lượng có sẵn • Chèn nguồn P_nHarm source( P[n] cơng suất sóng hài) • Chèn điều khiển HB • Chèn đầu dị c Mơ vẽ sóng hài quét Vin, Vload đồ thị sửa dụng dialogbox d Chèn đồ thị thêm tín hiệu thời gian cho Vin Vload e Lưu đồ thị thị liệu Thiết lập Multi-Harmonic Load Tuner sử dụng mô 2-tone HB a Lưu sơ đồ trước với tên mới: LNA_2tone b Sửa đổi sơ đồ để trông giống nhứ sơ đồ thị đây: • Chèn S1P_Eqns( bảng màu Eqn Based_Linear) đặt chúng thị • Chèn VAR cho source_tuner thị • • Chèn đầu dò dòng điện Icc Chỉnh sửa VAR cách đặt Vcc=3, spacing=50kHz, RF_freq=900 MHz, Pavs=-20 Pavs nguồn lượng có sẵn • Sử dụng V_nTone source thiết lặp với tones spacing -3dbm để phân chia công suất tones giá trị nguồn trở kháng Z_s xác định Mô ACPR a Thiết lập sơ đồ mới: ACPR_env Thông thường, loại phép đo thực khuếch đại công suất amp 900MHz thay Nguồn CDMA biến đặt giá trị CDMA tiêu chuẩn Lưu ý thiết lập chì gửi liệu Vout_fund tập liệu b Mơ mở hình thị liệu mới, lưu: ACPR_env c Viết phương trình cho liệu Vout tập liệu Sau vẽ đồ thị miền thời gian Điều xác minh Vout hợp lý d Viết phương trình để vẽ quỹ đạo I Q Đây phương trình sử dụng phương trình Vfund e Viết phương trình để vẽ phổ sửa dụng hàm fs cửa sổ Kaiser f Lưu liệu với tên ARPC_env ... phương trình trở kháng Vẽ vận dụng liệu nhiều cách Thí nghiệm tiếp tục thử nghiệm trộn cách thực phép đo tham số S khác để xác định hiệu suất mạch: tăng ích trở kháng Phương pháp tiến hành: Sao... · Tạo project thiết kế sơ đồ · Thiết lập thực mô tham số S · Hiển thị liệu mơ hình vẽ lưu tệp · Điều chỉnh mạch để tinh chỉnh đáp ứng · Xem qua ví dụ thực mô Cân hài Tiến hành Bắt đầu hệ thống... thiết kế chỉnh sửa 30 Thêm L điều chỉnh đầu 31 Tạo mạch phụ (sub-circuit) 31 Tạo sơ đồ để thử nghiệm LNA 32 Mô S-parameter: gain circle, noise circle, stability