Subido por ZOILA EMILIA BELLIDO PORTOCARRERO

LAB2 MERF

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MICROELECTRÓNICA EN RADIOFRECUENCIA
LABORATORIO 2
1. Introducción General
En la actualidad el modelamiento y caracterización de ciertas aplicaciones en Telecomunicaciones
requiere la utilización de un software más potente y de gran capacidad de almacenamiento que
cumpla con los requerimientos y especificaciones de un sistema de comunicación.
En el mercado presente existe un sin número de simuladores que apoyan el proceso de diseño
presentando resultados tanto en dominio en tiempo y en frecuencia del circuito de simulación; así
como también el campo electromagnético en el cual se desenvuelve, lo que permite la optimización
en el diseño.
Advanced Design System (ADS) es un software que proporciona un entorno de trabajo en cual se
puede desarrollar varias de aplicaciones de sistemas RF con circuitos de gran precisión basándose
en las densas librerías que posee. Además permite tratar Layouts, por lo que el usuario puede
examinar cómo será su circuito físicamente a partir de los elementos que lo integran.
2. Objetivos:
General
−
Investigar el funcionamiento y los componentes que integran el software ADS
Específicos
−
−
−
Desarrollar el procedimiento de instalación del software ADS
Conocer los conceptos básicos y elementos que componen a ADS
Verificar el funcionamiento óptimo del programa mediante la implementación de ciertos
ejemplos.
Descripción del Software Advanced Design System
1. Definiciones Generales de ADS
Es un programa de simulación para el
diseño de una gran variedad de
dispositivos de telecomunicaciones
tales como osciladores,
amplificadores, redes de banda
ancha,sistemas de radiocomunicación,
por satélite, etc
La otra ventana es el Layout en que se
observa el formato que tendrá el
circuito sobre la placa. Ambas
ventanas están interconectadas para
que a medida que se refine el diseño,
ir ubicándolo en la placa del substrato
ADS implementa además algoritmos
de simulación y rutinas de
convergencia avanzadas que reducen
considerablemente los tiempos de
simulación con respecto a otros
programas semejantes.
El software dispone de dos tipos de
ventanas para los circuitos con los que
se puede trabajar, esquemático en
donde se conectan los componentes
como se desee y sobre el que se
realizan análisis y simulaciones
Figura 1: Conceptualización General de ADS
2. Características del Software ADS
Almacena archivos
específicos con
características de
gráficas que
pueden ser usados
por otros diseños
Posee una sencillez
con la que se pueden
dibujar tablasgráficas
cartesianas, gráficas
sobre cartas de
Smith, módulos,
fases, etc.
Mayor número
(PDKs) desarrollado y
mantenido por los
principales socios de
la fundición y de la
industria
Caracteristica
s de ADS
Dispone de una ayuda
muy extensa y de guías
de diseño muy
completas para orientar
a los usuarios el uso del
software en sistemas de
telecomunicación.
Figura 2: Características de ADS
Entorno de captura
y el diseño
esquemático
completo
Acceso directo, nativa
de plano 3D y
completos
solucionadores de
campo 3D EM
3. Tipos de Simulación en ADS
Este software presenta varios tipos de simulación a desarrollar entre los cuales se encuentran:
ANÁLISIS LINEALES
•DC
•AC
•Parámetros S,Y,Z
ANÁLISIS NO LINEALES
•Simulación de transitorios de RF
•Simulación de desarrollo de circuitos
•Simulacion de armónica s balanceadas
Simulador electromagnético
Figura 3: Tipos de Simulación en ADS
4. Ventanas de ADS
1. Ventana Principal: Administrar
proyectos y abrir otras ventanas
2. Ventana de Esquema: Crear, refinar
circuitos y simulaciones
3. Ventana de Estado de Simulación:
Información de simulación, mensajes ,
errores entre otros.
4. Ventana de Datos : Plots, imagenes,
listas, resultados entre otros.
Figura 4: Ventanas de ADS
5. Creación de Archivos en ADS
Con el transcurso de la aplicación se genera una extención al pasar por cada una de las
ventanas como se muestra a continuación:
Figura 5: Generación de extensiones de un archivo en ADS.
6. Análisis mediante Simulación
ADS dispone de varios controles de simulación para realizar análisis desde diferentes marcos en un
circuito.
6.1 Análisis en Continua DC
Es el análisis más común,
imprescindible en simulaciones
analógicas, que realiza una
comprobación de la topología del
circuito y determina diferentes
puntos de operación en
DC.
Suele ser el primer análisis que se
hace en la mayoría de los casos.
Hace uso de un sistema de
ecuaciones diferenciales ordinarias
no lineales para encontrar el punto
de equilibrio.
Este controlador es adecuado para
determinar las características de
operación en tensión continua
apropiadas del diseño bajo estudio,
determinar el consumo de la potencia
del circuito, verificar los parámetros del
modelo comparando las características
de transferencia (curvas I-V) entre
otros.
Figura 6: Características de Análisis en DC.
Figura 7: Ejemplo de un Circuito mediante Controlador DC.
6.2 Análisis de AC
El análisis lineal AC busca el punto de
polarización u operación mediante
una exploración DC y sobre este
punto, introduce una señal sinusoidal
de pequeña amplitud para proceder
al estudio del comportamiento del
sistema
Esta simulación desprende resultados
tales como la ganancia de tensión o la
de corriente, también presenta
algunas de las fuentes de corriente y
tensión de ruido equivalente y demás
parámetros de pequeña señal.
Las fuentes de ruido que puede
considerar el ADS son las de tipo
térmico, las de dispositivos no lineales
dependientes de la temperatura y de
la corriente e incluso ruido de
dispositivos activos lineales de dos
puertos especificados por los archivos
de datos.
Figura 8: Características de Análisis AC.
Figura 9: Ejemplo de un Controlador AC:
6.3 Análisis de Parámetros “S”
Este es el análisis de los parámetros S o
de Scattering, que son esencialmente los
parámetros de reflexión o transmisión
que caracterizan a los dispositivos.
Su utilización esta muy extendida en la
caracterización de componentes de RF,
es decir a alta frecuencia y microondas, y
básicamente realiza un análisis de
pequeña señal en unas condiciones
determinadas de temperatura y
polarización.
Permite la obtención además de los
parámetros S, de la impedancia (o
admitancia), del retraso de grupo, de la
figura de ruido y permite simular los
efectos de la conversión de frecuencia
encircuitos con mezcladores.
Figura 10: Características de Análisis en Parámetros S.
Figura 11: Ejemplo de un Análisis de Parámetros “s” en un Circuito Oscilador.
DESARROLLO DE LABORATORIO EN ADS
Desarrollo de filtro Pasa bajo con elementos pasivos LC
Crear un nuevo proyecto
Se selecciona el ícono New Schematic Window.
Se abre una nueva ventana en la que se puede diseñar esquemas de circuitos.
Se debe guardar el esquema del circuito.
Para examinar los comandos y los iconos. Clic en la paleta de componentes y se despliega un lista
de elementos que se pueden elegir de distintas áreas y campos como pueden ser en AC, DC,
Parámetros, Controladores y más. Mientras que la barra continua es el historial de las listas que se
han elegido con anterioridad.
LISTA DE HISTORIAL
COMPONENTES
LISTA DE COMPONENTES
En el Lumped Components palette, se selecciona los componentes, C, L, y clic en el icono rotate si
es necesario para corregir la orientación.
Se selecciona los elementos necesarios para el diseño del circuito pasa bajos.
Para el análisis del circuito se selecciona los parámetros Scattering de la lista de componentes de
la siguiente manera.
Parámetros S
Paleta de parámetros
Scattering
Se selecciona la impedancia característica
Se obtiene el siguiente circuito.
Para determinar los parámetros S, Se selecciona el botón SP (Parámetros Scattering)
Para cambiar los parámetros S acorde al circuito diseñado, se debe dar doble clic en el cuadro de
S-PARAMETERS, en el que mostrará la siguiente ventana.
En la ventana de parámetros Scattering se debe cambiar el tamaño de paso en este caso 0.1Ghz y
se selecciona Aplicar.
Se selecciona la pestaña Display en el que se debe marcar Start, Stop y Step.
Se finaliza las configuraciones de los parámetros al seleccionar el botón ok.
Clic en el botón Simulate. Al seleccionar el botón para simular
Botón de simulación
A continuación, se observa una nueva ventana que indica el proceso de simulación o en caso de
que exista un error los desplegará en este.
Estado de la simulación
Resultados de simulación
Los resultados de la simulación se muestran en la siguiente ventana.
Nombre del archivo modificado
Splot, list, ecuaciones
Luego se procede a elegir el tipo de gráfico necesario.
Seleccionar los parámetros que se
requieran
En la ventana se elige cada uno de los parámetros con las unidades que se requieren estas pueden
ser dB, dBm, Magnitud entre otras.
Finalmente se obtiene los resultados de la simulación.
ENTREGA DE INFORME
Subir un informe a su aula virtual con los siguientes apartados en formato IEEE
-
Resumen
Introducción
Desarrollo
Resultados
Conclusiones
Bibliografía
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