ADS RF Circuit Design and Simulation from Beginner to Master (Chen Chengying)

This book mainly introduces the relevant knowledge and simulation methods of RF circuit design using ADS (Advanced Design System) software. The content includes the basic theory of RF circuits, an introduction to ADS, and various simulation functions and examples of ADS. Through a large number of examples, this book systematically introduces the theoretical knowledge and design simulation methods of various commonly used RF circuits from the shallower to the deeper, including simulation examples such as filters, power dividers, power amplifiers, low-noise amplifiers, mixers, voltage-controlled oscillators, phase-locked loops, RF circuit boards, microstrip antennas, and RF transceivers. It covers a wide range and has strong engineering practicality. Each chapter is also equipped with extended experiments for readers to further understand and learn the design simulation methods of ADS RF circuits. Chapter 1 Fundamentals of RF Circuit Design (1) 1.1 Introduction to RF Circuit Design (1) 1.2 Basic Concepts in RF Circuit Design (3) 1.2.1 Overview and Impact of Nonlinearity (3) 1.2.2 Noise and Noise Factor (6) 1.2.3 Sensitivity and Dynamic Range (8) 1.2.4 Transmission Line Theory (9) 1.2.5 Smith Chart (12) 1.2.6 Impedance Transformation Network (13) 1.3 Overview of Transmitters and Receivers (14) 1.3.1 Transmitter Structure (15) 1.3.2 Receiver Structure (15) 1.4 Summary (19) Chapter 2 Overview of ADS Design Software and Basic Operations (20) 2.1 Introduction to ADS (20) 2.1.1 Features of ADS (20) 2.1.2 Design Methods of ADS (21) 2.1.3 ADS-Assisted Design Methods (22) 2.2 Introduction to the ADS simulation window (22) 2.2.1 Main window (23) 2.2.2 Schematic window (26) 2.2.3 Data display window (32) 2.3 Basic component types in the ADS library (36) 2.3.1 Lumped parameter components (36) 2.3.2 Distributed parameter components (37) 2.3.3 Nonlinear components (42) 2.3.4 Signal source (48) 2.3.5 System model components (56) 2.4 Basic design process of ADS (63) 2.4.1 Establishing an ADS project (63) 2.4.2 Establishing an ADS design simulation (65) 2.4.3 Setting ADS simulation parameters (67) 2.4.4 ADS data display (68) 2.5 Summary (70) Chapter 3 Basic ADS simulation and examples (71) 3.1 Overview of ADS simulation functions (71) 3.1.1 Description of the main simulation functions of ADS (71) 3.1.2 Main simulation controllers of ADS (72) 3.2 DC simulation (74) 3.2.1 DC simulation principle (74) 3.2.2 DC simulation controller (75) 3.2.3 DC simulation example (78) 3.3 AC simulation (85) 3.3.1 AC simulation principle (85) 3.3.2 AC simulation controller (86) 3.3.3 AC simulation example (89) 3.4 Transient simulation (99) 3.4.1 Transient simulation principle (99) 3.4.2 Transient simulation controller (100) 3.4.3 Transient simulation example (102) 3.5 Summary (105) Chapter 4 ADS High-level Simulation and Examples (106) 4.1 S-parameter simulation (106) 4.1.1 4.1.2 S-parameter simulation panel and simulation controller (106) 4.1.3 S-parameter simulation example (111) 4.2 Harmonic balance simulation (119) 4.2.1 Harmonic balance simulation principle (119) 4.2.2 Harmonic balance simulation panel and simulation controller (120) 4.2.3 Harmonic balance simulation example (126) 4.3 Circuit envelope simulation (132) 4.3.1 Circuit envelope simulation principle (132) 4.3.2 Circuit envelope simulation panel and simulation controller (132) 4.3.3 Circuit envelope simulation example (135) 4.4 Gain compression simulation (139) 4.4.1 Gain compression simulation principle (139) 4.4.2 Gain compression simulation panel and simulation controller (139) 4.4.3 Gain compression simulation example (143) 4.5 Summary (147) Chapter 5 Filter Design and Simulation (148) 5.1 Basic Principles of Filters (148) 5.2 ADS Filter Design Tool (150) 5.3 Microstrip Filter Schematic Design and Simulation (155) 5.4 Optimization of Filter Circuit Parameters (161) 5.5 Microstrip Filter Layout Design and Simulation (165) 5.6 Summary (168) Chapter 6 Power Divider Design and Simulation (169) 6.1 Basic Principles and Index Parameters of Power Divider (169) 6.2 Schematic Design and Optimization Simulation of Power Divider (172) 6.3 Power Divider Layout Design and Simulation (182) 6.4 Summary (187) Chapter 7 RF Power Amplifier Design and Simulation (188) 7.1 Basic Principles and Design Indexes of Power Amplifier (188) 7.1.1 Basic Principles of Power Amplifier (188) 7.1.2 7.1.3 Design steps of power amplifier (193) 7.2 Power amplifier simulation example (193) 7.2.1 Power amplifier stability analysis (193) 7.2.2 Power amplifier stability analysis (197) 7.2.3 Conjugate matching and load line matching (201) 7.2.4 Input and output impedance matching (206) 7.2.5 S parameters and harmonic balance simulation (212) 7.3 Summary (218) Chapter 8 Design and simulation of low noise amplifier (219) 8.1 Low noise amplifier circuit principle and index parameters (219) 8.2 Low noise amplifier simulation example (221) 8.2.1 Transistor characteristic simulation (221) 8.2.2 Transistor SP model matching circuit design (227) 8.2.3 Transistor SP model other parameter simulation (234) 8.2.4 8.3 Summary (246) Chapter 9 Mixer Design and Simulation (247) 9.1 Mixer Design Principles and Indicators (247) 9.1.1 Mixer Design Principles (247) 9.1.2 Mixer Indicator Parameters (249) 9.2 Mixer Schematic Design and Simulation (251) 9.2.1 Mixer Schematic Design (251) 9.2.2 Mixer Function and Conversion Gain Simulation (261) 9.2.3 Mixer Third-Order Intermodulation Point Simulation (269) 9.3 Summary (273) Chapter 10 Voltage Controlled Oscillator Design and Simulation (274) 10.1 Voltage Controlled Oscillator Design Basics (274) 10.1.1 Voltage Controlled Oscillator Principles and Performance Parameters (274) 10.1.2 Phase Noise Analysis (275) 10.2 Voltage Controlled Oscillator Simulation Example (277) 10.2.1 Bias Circuit Simulation (277) 10.2.2 Variable Capacitor Characteristics Simulation (282) 10.2.3 Voltage Controlled Oscillator Simulation (286) 10.3 Summary (292) Chapter 11 Phase-Locked Loop Design and Simulation (293) 11.1 Phase-Locked Loop Design Principle (293) 11.2 Phase-Locked Loop Schematic Design and Simulation (297) 11.2.1 Phase-Locked Loop Loop Filter Design (297) 11.2.2 Phase-Locked Loop Lock Time Simulation (306) 11.2.3 Phase-Locked Loop Phase Noise Simulation (311) 11.3 Summary (314) Chapter 12 RF Circuit Board ADS Simulation (315) 12.1 Microstrip Line Characteristic Impedance Simulation (315) 12.1.1 Basic theory of microstrip line (315) 12.1.2 Example of simulation of characteristic impedance of microstrip line (316) 12.2 Simulation of printed circuit board parameters (331) 12.2.1 Theoretical basis of printed circuit board parameters (331) 12.2.2 Example of simulation of printed circuit board parameters (333) 12.3 TDR signal reflection simulation (345) 12.3.1 TDR principle (345) 12.3.2 Example of TDR simulation (346) 12.4 RF PCB Terminal Matching Simulation (357) 12.4.1 Terminal Matching Principle (357) 12.4.2 Terminal Matching Simulation Example (359) 12.5 Signal Crosstalk Simulation (365) 12.5.1 Signal Crosstalk Principle (365) 12.5.2 Signal Crosstalk Simulation Example (367) 12.6 Eye Diagram Observation Simulation (372) 12.7 Summary (377) Chapter 13 Design and Simulation of Microstrip Antennas (379) 13.1 Basic Principles of Microstrip Antennas (379) 13.2 ADS Microstrip Antenna Design Example (383) 13.2.1 Microstrip Antenna Parameter Calculation (383) 13.2.2 ADS Microstrip Antenna Simulation Design (385) 13.3 Summary (401) Chapter 14 ADS System Simulation Basics and Examples (402) 14.1 RF System Transceiver Performance Indicators (402) 14.2 Transceiver Simulation and Design (404) 14.2.1 Transmitter Simulation Example (404) 14.2.2 Superheterodyne Receiver Simulation Example (414) 14.2.3 Zero IF Receiver Simulation Example (426) 14.3 Summary (438)