AWR射頻微波電路設計與仿真教程（簡體書）

本書主要介紹利用AWR軟件進行射頻微波電路設計和仿真的方法，內容包括射頻電路基礎及AWR軟件入門、無源器件設計、電磁仿真設計、有源器件設計、通信系統仿真、AWR軟件高階技術，重點介紹各類射頻微波電路的理論和設計仿真方法，包括功率分配器、耦合器、濾波器、阻抗匹配與變換、功率放大器、低噪聲放大器、振盪器、混頻器、MMIC、微帶天線、多層平面電路、任意三維結構、通信系統、射頻鏈路預算等設計實例，涵蓋範圍廣，工程實用性強。
本書適合高等院校通信、電子信息、微電子等相關專業學生使用，對射頻微波領域的設計工程師也具有較高的參考價值。

第一部分 射頻電路基礎及AWR軟件入門

第1章 射頻/微波電路基礎 2
1.1 射頻技術的發展和趨勢 2
1.2 射頻微波電路仿真設計工具 4
第2章 NI AWRDE軟件介紹 7
2.1 軟件簡介 7
2.2 軟件安裝 8
2.2.1 安裝綜述 8
2.2.2 安裝準備 9
2.2.3 安裝軟件 9
2.2.4 配置文件位置 10
2.3 軟件視窗 10
2.3.1 啟動NI AWRDE軟件 10
2.3.2 視窗構成 11
2.4 套件組成及功能 12
2.4.1 Microwave Office套件 12
2.4.2 Visual System Simulator套件 14
2.4.3 Analog Office套件 15
2.4.4 AXIEM套件 16
2.4.5 Analyst套件 17
2.4.6 AWR軟件接口 18
2.5 基本操作 18
2.5.1 工程的內容 19
2.5.2 創建、打開和保存工程 19
2.5.3 設置工程單位 19
2.5.4 打開示例工程 19
2.5.5 創建測試台 20
2.5.6 在MWO中使用原理圖和網表 21
2.5.7 在VSS中使用系統圖 21
2.5.8 使用元件管理器 22
2.5.9 在原理圖中添加子電路 23
2.5.10 在系統圖中添加子電路 24
2.5.11 在原理圖和系統圖中添加端口 24
2.5.12 在原理圖和系統圖中添加連線 24
2.5.13 在網表中添加數據 25
2.5.14 創建電磁結構 25
2.5.15 定義電磁結構界限 26
2.5.16 創建版圖 26
2.5.17 修改版圖屬性和繪圖屬性 27
2.5.18 使用版圖管理器 28
2.5.19 創建測量圖和測量項 28
2.5.20 設置仿真頻率並執行仿真 29
2.5.21 調節和優化仿真 30
2.5.22 使用命令快捷方式 30
2.5.23 使用腳本和嚮導 31
2.5.24 使用在線幫助 31
第3章 AWR軟件入門 32
3.1 電路圖設計入門――整流器 32
3.1.1 創建工程和原理圖 32
3.1.2 創建圖表及測量項 33
3.1.3 設置頻率及單位 34
3.1.4 仿真分析 35
3.1.5 手動調節 35
3.1.6 編輯圖表 36
3.1.7 保存工程 36
3.2 版圖設計入門――放大器 36
3.2.1 創建新工程 37
3.2.2 導入版圖工藝文件 37
3.2.3 設置數據庫單位和默認的網格大小 37
3.2.4 導入GDSII單元庫 38
3.2.5 導入數據文件 38
3.2.6 調用數據文件並設置接地點 39
3.2.7 改變元件符號 39
3.2.8 在版圖中放置微帶線元件 39
3.2.9 為原理圖元件配置封裝單元 41
3.2.10 查看版圖 42
3.2.11 銜接版圖 42
3.2.12 連通性檢查 42
3.2.13 固定版圖單元 44
3.2.14 創建封裝單元 45
3.2.15 為封裝單元添加端口 46
3.2.16 設置電容的封裝 47
3.2.17 編輯MTRACE2元件版圖 49
3.2.18 版圖單元的銜接功能 50
3.2.19 輸出版圖 53









第二部分 無源器件設計

第4章 實練：功率分配器設計 56
4.1 功率分配器基本理論 56
4.1.1 概述 56
4.1.2 技術指標 56
4.1.3 設計原理 57
4.2 傳輸線計算工具TXLine 58
4.3 電路圖設計與仿真 59
4.3.1 初始參數計算 59
4.3.2 物理參數計算 59
4.3.3 電路圖仿真分析 60
4.4 版圖設計與仿真 62
4.4.1 定義封裝 62
4.4.2 版圖調整 64
4.4.3 版圖對比分析 67
4.5 電磁提取分析 68
4.5.1 ACE分析 68
4.5.2 版圖小型化調整 71
4.5.3 AXIEM分析 73
第5章 綜合設計：耦合器設計 76
5.1 耦合器基本理論 76
5.1.1 分支線耦合器的概念 76
5.1.2 分支線耦合器模型分析 76
5.1.3 分支線耦合器指標參數 79
5.2 基本內容 79
5.2.1 物理參數計算 79
5.2.2 電路原理圖仿真 80
5.2.3 ACE分析 81
5.2.4 版圖小型化設計 83
5.2.5 AXIEM分析 84
5.3 進階內容 84
5.3.1 物理參數計算 84
5.3.2 電路原理圖仿真 86
5.3.3 版圖小型化設計 88
5.3.4 ACE分析 88
5.3.5 AXIEM分析 89
5.4 擴展內容 89
5.4.1 導出DXF版圖 89
5.4.2 導入DXF版圖 89
5.4.3 編輯版圖 89
5.4.4 導出PCB版圖 90
第6章 低通濾波器設計 91
6.1 低通濾波器基本理論 91
6.1.1 概述 91
6.1.2 參數指標 91
6.1.3 設計理論 92
6.2 實練：集總參數低通濾波器設計 95
6.2.1 創建原理圖 95
6.2.2 添加圖表及測量項 96
6.2.3 測量 96
6.2.4 手動調節 96
6.2.5 自動優化 96
6.3 實練：階梯阻抗微帶低通濾波器設計 97
6.3.1 低通原型濾波器設計 98
6.3.2 階梯阻抗微帶濾波器初值計算 99
6.3.3 階梯阻抗微帶濾波器
仿真及優化 100
第7章 阻抗匹配和阻抗變換設計 102
7.1 阻抗匹配和阻抗變換基本理論 102
7.1.1 阻抗匹配原理 102
7.1.2 阻抗變換基本理論 108
7.2 實練：阻抗匹配器設計 109
7.2.1 初始值計算 109
7.2.2 仿真分析 110
7.2.3 手動調節 111
7.3 實練：阻抗變換器設計 112
7.3.1 初始值計算 113
7.3.2 仿真分析 114
7.3.3 手動調節 114
第8章 綜合設計：DBR帶通濾波器設計 115
8.1 DBR濾波器基本理論 115
8.1.1 傳統DBR結構 115
8.1.2 等效π型網絡 115
8.1.3 基於π型網絡的DBR濾波器 116
8.2 DBR帶通濾波器設計 117
8.2.1 初始參數計算 117
8.2.2 原理圖仿真 118
8.2.3 ACE分析 119
8.2.4 AXIEM分析 120
8.2.5 二維版圖標注 121
8.2.6 擴展內容：硬件版圖完善 121
第三部分 電磁仿真設計

第9章 EMSight電磁仿真 124
9.1 螺旋電感的電磁分析 124
9.2 微帶縫隙天線設計 127
9.2.1 微帶天線基本理論 127
9.2.2 實練：微帶縫隙天線設計 132
第10章 AXIEM電磁仿真 137
10.1 交指型帶通濾波器設計 137
10.2 綜合設計：微帶貼片天線設計 144
10.2.1 貼片天線設計 144
10.2.2 匹配電路設計 153
10.2.3 總電路設計 154
10.2.4 擴展內容：變量掃描和
?版圖微調 157
第11章 Analyst有限元電磁仿真 159
11.1 簡單的電磁結構 159
11.1.1 安裝Analyst 3D EM仿真器 159
11.1.2 創建工程 160
11.1.3 將AXIEM仿真轉換為Analyst
仿真 160
11.1.4 運行Analyst仿真 164
11.2 層次設計和三維參數化模型 168
11.2.1 層次設計的優點 168
11.2.2 打開現有工程 168
11.2.3 層次設計 169
11.2.4 三維參數化單元模型 176
11.3 任意三維結構 179
11.3.1 三維結構的使用方式 179
11.3.2 打開現有的工程 180
11.3.3 添加SMA連接器 180
11.3.4 添加焊盤 185
11.3.5 完整結構的仿真 186
11.3.6 僅進行過渡仿真 189
11.3.7 密封芯片和鍵合線 192
第12章 綜合設計：多層平面電路
DGS低通濾波器設計 197
12.1 建模環境設置 197
12.2 低通濾波器結構建模(表層電路設計) 201
12.3 DGS結構建模(底層電路設計) 205
12.4 AXIEM電磁仿真 209
12.5 擴展內容：Analyst電磁仿真 211
第四部分 有源器件設計

第13章 功率放大器設計 214
13.1 放大器基本理論 214
13.1.1 功率放大器分類 214
13.1.2 功率放大器性能參數 216
13.2 功率放大器設計 219
第14章 低噪聲放大器設計 227
14.1 低噪聲放大器基本理論 227
14.1.1 低噪聲放大器簡介 227
14.1.2 低噪聲放大器性能參數 229
14.1.3 放大器的穩定性分析 231
14.2 低噪聲放大器設計 233
第15章 振盪器設計 243
15.1 振盪器基本理論 243
15.1.1 振盪器原理 243
15.1.2 微波振盪器 243
15.1.3 振盪器性能參數 245
15.1.4 振盪器設計步驟 247
15.2 晶體振盪器設計 249
第16章 混頻器設計 257
16.1 混頻器基本理論 257
16.1.1 混頻器原理 257
16.1.2 混頻器性能參數 258
16.2 單管BJT混頻器設計 261
第17章 MMIC設計 271
17.1 設計示例概要 271
17.1.1 打開MMIC設計示例 271
17.1.2 用戶文件夾分組 273
17.2 版圖設計 274
17.2.1 指定線型 274
17.2.2 使用自動互連 277
17.2.3 版圖自動銜接功能(Snap Together) 278
17.2.4 銜接以貼合(Snap to fit) 284
17.2.5 使用智能參數語法 285
17.3 電磁提取和仿真 287
17.3.1 跨層次提取 288
17.3.2 配置組 290
17.3.3 使用增量提取 291
17.3.4 使用數據集 294
17.3.5 簡化幾何圖形 298
17.4 設計驗證 300
17.4.1 連通性高亮 300
17.4.2 連通查看器 302
17.4.3 版圖原理圖一致性檢查(LVS) 304
17.4.4 設計規則檢查(DRC) 304
17.5 擴展內容：高階應用 307
17.5.1 設計層次導覽：原理圖和版圖 307
17.5.2 原理圖和版圖交叉選擇 310
17.5.3 智能參數語法 311
17.5.4 版圖：應用自動互連功能 314
17.5.5 版圖：改變背景顏色 320
17.5.6 版圖：銜接策略 320
17.5.7 版圖：添加文本 320
17.6 實練：MMIC電路性能分析 321
17.6.1 應用PDK打開新工程 321
17.6.2 工程參數設置 323
17.6.3 器件IV分析 324
17.6.4 理想穩態電路分析 325
第五部分 通信系統仿真

第18章 VSS通信系統仿真 332
18.1 通信系統基本理論 332
18.1.1 數據類型 332
18.1.2 複包絡信號(CE) 333
18.1.3 中心頻率和採樣頻率 334
18.1.4 參數傳播 335
18.2 幅度調製仿真 336
18.2.1 創建工程 336
18.2.2 默認工程設置選項 337
18.2.3 創建系統框圖 337
18.2.4 在系統圖中放置塊 338
18.2.5 連接塊並添加測試點 339
18.2.6 修改模塊參數 340
18.2.7 指定系統仿真器選項 341
18.2.8 創建圖形以查看結果 341
18.2.9 添加測量項 342
18.2.10 運行仿真並分析結果 343
18.3 端到端通信系統仿真 343
18.3.1 創建QAM工程 343
18.3.2 創建QAM端到端通信系統框圖 344
18.3.3 添加圖表和測量項 346
18.3.4 運行仿真分析 347
18.3.5 調諧系統參數 350
18.3.6 創建BER和SER仿真 351
18.3.7 將BER曲線結果轉換為表格 355
18.4 射頻鏈路預算分析 356
18.4.1 創建射頻鏈路 356
18.4.2 添加測量項 357
18.4.3 成品率分析 359

第六部分 AWR軟件高階技術

第19章 AWR高階技術及應用 362
19.1 智能濾波器綜合 362
19.1.1 濾波器設計 363
19.1.2 濾波器綜合 370
19.1.3 阻抗匹配 373
19.2 智能連接線 375
19.3 符號生成器 378
19.3.1 簡介 378
19.3.2 應用示例 380
19.4 圖形預處理 381
19.5 輸出等式 384
19.5.1 簡介 384
19.5.2 應用示例 384
19.6 參數化建模及電磁掃描 388
19.6.1 簡介 388
19.6.2 應用示例 389
19.7 X模型元件和智能元件iCells 397
19.8 器件庫安裝 398
19.8.1 本地器件庫安裝 399
19.8.2 Murata器件庫安裝 401
19.8.3 NXP器件庫安裝 402
19.9 制程工藝開發嚮導 404
19.10 設計規則檢查 408
19.11 負載牽引 408