是德科技解析ADS软件的功能和用途

时间： 2023-10-24 来源：是德科技 Keysight Technologies知乎

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为了设计高性能的电路并评估其性能，工程师需要使用先进的设计和仿真工具，ADS就是比较主流的一个软件。那么ADS是什么软件？ADS软件是干什么的？下面介绍一下ADS软件的功能和用途。

一、ADS是什么软件？

ADS（Advanced Design System）是一款由是德科技KEYSIGHT Technologies开发的集成电路设计软件。它是一种基于电磁场模拟和射频/微波电路分析的工具，具有全面的功能、高精度的仿真能力、强大的电磁场仿真、参数化建模和优化功能，以及用户友好的界面和丰富的支持资源。这些优势使得ADS成为射频、微波和毫米波电路设计领域的一流工具。

二、ADS软件是干什么的？

ADS软件（Advanced Design System）主要用于射频（RF）、微波（Microwave）和毫米波（Millimeter-wave）电路的设计、仿真和分析。它提供了一套强大的工具和功能，以帮助工程师进行高频电路设计，并评估其性能。

ADS软件还提供了强大的电磁场仿真功能，可以对微带线、天线、射频卡口等进行精确的电磁场模拟和分析。这对于高频电路设计中的信号耦合、传输线特性和辐射效应等问题非常重要。

三、ADS软件的功能

电路设计和布局：ADS允许工程师创建和编辑电路原理图，选择合适的电路元件，进行电路布局和连接。

参数化建模：ADS支持建立参数化模型，以便对电路中的元件进行变量化和优化。

信号完整性分析：ADS可以进行信号完整性分析，包括传输线特性、阻抗匹配和信号反射等。

射频/微波电路仿真：ADS提供了精确的射频和微波电路仿真功能，包括放大器、混频器、振荡器、滤波器等。工程师可以评估电路性能、频率响应、功率传输等指标。

电磁场仿真：ADS集成了电磁场仿真引擎，可以对微带线、天线、射频卡口等进行电磁场模拟和分析，帮助工程师了解电磁特性和优化设计。

优化和参数扫描：ADS允许工程师进行电路参数优化和参数扫描，以寻找最佳的设计参数组合。

系统级设计：ADS支持系统级设计，允许工程师模拟和评估整个射频系统的性能和互操作性。

四、ADS软件的应用

ADS软件的应用领域广泛，涵盖通信系统设计、卫星通信、毫米波雷达、汽车雷达和射频集成电路设计等领域。在通信系统设计中，ADS软件可用于优化无线通信系统的前端电路，提高信号传输质量和系统的性能。在卫星通信中，ADS可帮助工程师设计和仿真卫星通信链路，提升传输效率和系统性能。在毫米波雷达和汽车雷达领域，ADS的仿真和分析功能有助于提高雷达系统的探测精度、抗干扰性和可靠性。同时，在射频集成电路设计中，ADS软件提供了丰富的工具和功能，支持各种电路模块的设计和验证，如放大器、振荡器和滤波器等。

ADS软件作为射频、微波和毫米波电路设计的全能利器，为工程师提供了一种高效、准确的工具，促进了电路设计的创新和发展。

提供对复杂高速PCB的信号完整性分析，让您能够表征信号网的损耗和耦合，最终提取出准确的电磁模型，在ADS瞬态和通道仿真器中使用。

生成时变电热模型，通常能够将后面的电热仿真速度提高10倍。需要W3050E PathWave 电热仿真器。动态ETH模型可用于所有ADS电路仿真器。

W3078E PathWave先进DDR AMI模型生成器使设计人员能够为存储器接口构建单端PAM4 AMI模型，尤其是针对GDDR6X、GDDR7和未来的DDR6等新一代存储器系统。

ADS问答ADS电磁仿真是电脑版的网络分析仪？

在高频电路研发的过程中，最常使用到的仪表是网络分析仪。这里所说的网络不是电脑网络，而是在有电脑网络之前很早就用到的名词，指的就是高频电路。

网络分析仪的量测结果叫做s参数。如果待测的高频电路匹配很好，输入端口的信号就能完全传递进入这个电路，网络分析仪在输入端口上量到的反射信号就会非常小。反之，如果待测电路匹配不良，输入端口的信号不能顺利传进这个电路，网络分析仪就会在输入端口量到比较大的反射信号。s参数就是记录待测电路各个端口输出和输入的讯号大小。

电磁仿真其实就像是在电脑环境中的网络分析仪，电磁仿真所要分析的电路结构 (或称为器件) 就是现实环境中的待测电路，而仿真结果就是s参数。

电磁仿真得到的s参数如果能和网络分析仪的量测到的s参数一致，这个s参数就会是一个准确的器件模型了。

跑完电磁仿真，然后呢？

我们谈过电磁仿真得到的S参数就是电路器件(结构)的模型。

很多学RF的研究生在学校的时候，都会跑一两个电磁仿真，分析S11(输入反射系数)和S21(正向传输系数)。修完课，加上一篇论文，也许就能得到硕士学位，可以毕业去找一份射频研发工程师的工作。但是，只会电磁仿真够吗？或者说，跑完电磁仿真，然后呢？

通常射频器件是要被放到PCB板上，加上电阻、电容、和电感等器件，成为一个最终产品需要的电路。所以，射频研发工程师是要将电磁仿真得到的S参数，加上电阻、电容、和电感等器件模型，还有PCB板的特性，放到电路仿真软件中(例如是德科技的ADS)，仿真出整个电路的特性。

电磁仿真和器件共仿得到电路的特性的目的是要做射频匹配，将射频电路匹配到预期的设计指标。 ADS小秘诀上有两个有用的文档：Efficient Impedance Matching with ADS、Find Out Optimal Values of a Matching Network with Optimization。

仿真准确吗？

我最常被问到的问题就是仿真准吗？大部分的工程师会说，如果没有准确的器件模型，仿真就不会准。

我通常会同意这样的说法。但会加上自己的看法，我的经验里面，仿真是可以是准确的。

电路设计仿真有一个至理名言：垃圾进垃圾出 (Garbage In, Garbage Out)。电路是由许多器件和线路组合而成。的确，如果器件的模型不准确，就别想有一个准确的电路仿真结果。

所以，仿真要准，必须先要有准确的器件模型。

哪里有准确的元件模型呢？

我们说过模拟要准，必须先要有准确的元件模型。但是哪里有准确的元件模型呢？我们常用的电阻、电容、电感难道有不准的疑虑吗？

是的，的确如此。我们在中学时期学习基础电路用的电阻、电容、电感都是理想值，无论电路的应用频率，元件值都不会改变。但是，射频电路的应用频率到了几百MHz，甚至几个GHz以上，元件会产生寄生效应，不再是单纯的电阻、电容、或电感，而是电阻、电容、或电感的总和，而且元件的特性会随着频率改变。在射频应用领域，通常我们用S参数模型来描述射频元件的特性。

那么如何能够得到准确的元件模型呢？最好的方法就是直接测量，例如是德科技的网络分析仪PNA就能直接量出元件的S参数。有些元件大厂甚至会把所有元件的S参数模型建成数据库，让工程师容易取用，例如在村田或TDK官网就能下载ADS的元件数据库。

除了理想元件和S参数模型，元件模型还有许多种类别，例如spice模型等等。准确模型的基础是准确的测量，建议一定要用准确的测试仪器。

跑完模拟以后，怎么知道仿真的结果准不准呢?

最常见的回答是，仿真的结果要跟另一个软件的仿真结果一致才行。

这样的说法很直觉，但有风险。

另一个软件的仿真结果，可能是不同人在不同条件下得到的答案，很难比较。纵使相同人利用相同电脑来仿真相同的电路，也可能因为不同软件的设定方式不同，而有不同的仿真结果。

最好的方式是比对仿真结果和实际电路的测量结果，分析两者的差异，适当修正仿真设定或测量方法，让仿真结果和测量结果一致，这样就能说仿真准确了。

高频电路设计一定要用到电磁仿真？

电磁仿真是高频电路设计领域中，一定要会用到的仿真方法，主要是用数学方法算出一个物理结构(例如天线、连接器、射频模块、射频PCB等)的高频特性，也就是这个物理结构或元件的模型，最常使用的是s参数模型。有了s参数模型，再加上电路中的电感、电容、和电阻等元件，就能在电路仿真软件中完成射频电路的仿真。

电磁仿真通常需要用到工作站等级的电脑、还要配备大量的内存。仿真的时间依据结构的大小和复杂性，从几分钟到几个小时、甚至几天、几个星期都有可能。最重要的是，要有一套电磁仿真软件。如果电磁模拟用量比较大，例如超复杂结构，可能还需要买更多套电磁仿真软件和计算机，甚至会用到多核电脑、平行处理计算机或加速卡等。

以是德科技为例，EMPro是最通用的3D电磁仿真软件，ADS是最著名的电路仿真软件。除了EMPro以外，还有Momentum、RFPro、CILD、Coilsys、Via Designer、SIPro、PIPro、PEPro等电磁仿真软件。

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