背景介紹

ADS：由Keysight Technologies（前身為Agilent Technologies）開發(fā)，適用于多個電路和系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，包括射頻（RF）、微波、高速數(shù)字電路的信號完整性等。由于產(chǎn)品歷史更長，目前ADS的應(yīng)用更為廣泛。

AWR：由National Instruments（AWR現(xiàn)被Cadence從NI收購）開發(fā)，AWR設(shè)計工具專注于射頻和微波電路設(shè)計（無論是芯片、電路板還是系統(tǒng)級）。Cadence收購AWR以后，首先將AWR的AXIEM緊密集成到Cadence Virtuoso平臺。Cadence的傳統(tǒng)是硅芯片設(shè)計，而AWR在與RF/微波設(shè)計有關(guān)的專門分析和模型，尤其是GaAs和GaN III-V半導體方面擁有更多的經(jīng)驗。

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功能對比

在PCB 電路方面，Microwave Office能夠解決的問題，與ADS是十分相似的，相似之處就是就是在電路原理仿真上設(shè)計放大器、混頻器、震蕩器 等單個器件，以及收發(fā)機、頻率源等模塊等。但二者在有些方面仍然有一些區(qū) 別，例如AWR軟件相對ADS小很多，但功能一點也不少，而且用戶界面更友好，更容易上手、效率更高。下面的表格是二者在功能上的比較：

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ADS不得不說的兩大缺點

第一、相比AWR的版圖設(shè)計也就是 Layout功能， ADS的Layout功能單一，且需要借助第三方的工具才能較好完成3D Layout，如下圖：

ADS的3D Layout效果圖

左下角為其平面Layout ，右下角為 ADS 收購XFDTD 軟件代碼后推出的EMDS 三維仿真軟件內(nèi)的建模。與AWR的不同是ADS的電路原理圖Schematic與Layout處于不同的數(shù)據(jù)庫，一旦Layout較為復雜，同步的時間就會非常長，而且很容易出錯。而AWR本身的Layout以及電路原理圖Schematic就是一個數(shù)據(jù)庫，從根本上避免了這個問題。

第二、ADS 2008的發(fā)布介紹中提到了，ADS 2008推出了新的2D多層透3視Layout和3D Layout的技術(shù)，注意觀察其3D Layout，以及之前沒有3D Layout的對比情況，如以下這兩幅圖：

ADS 2008的2D與3D效果圖對比

要知道，類似這樣的2D以及3D Layout，AWR早在 2000年發(fā)布的Microwave Office 版本中就推出了，比ADS領(lǐng)先了七八年。問題的關(guān)鍵在于，ADS的Layout信息很難反饋到電路原理圖Schematic 中來。

相比AWR操作的便利性，以及以測試量為驅(qū)動的直接的仿真設(shè)置， ADS則需要工程師設(shè)置一大堆參數(shù)才能進行仿真。如下圖中ADS 2008提供的簡便設(shè)置:

ADS 2008的“簡單”設(shè)置圖示

對比AWR的設(shè)置，才知道什么是“簡單”：

AWR的相同電路圖的簡單設(shè)置與效果

造成差異的根本原因是AWR的軟件構(gòu)架是統(tǒng)一的，軟件本身的數(shù)據(jù)鏈接是動態(tài)的，可以允許單純的使用測試量來驅(qū)動仿真引擎，而ADS的軟件構(gòu)架是分立的，必須在電路原理圖中就要對仿真求解器進行設(shè)置。換句話說，使用ADS的工程師必須對ADS所使用的各個仿真求解器都非常了解，才能很好的測試。

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通信系統(tǒng)仿真套件的對比

AWR和ADS兩種軟件工具都有復雜包絡(luò)、時域的、同步的、行為級的、數(shù)據(jù)驅(qū)動的仿真工具來針對不同的系統(tǒng)仿真。

區(qū)別在于：

第一、射頻鏈路仿真的建模與控制：ADS的Ptolemy Simulation需要不同類型之間的模型的轉(zhuǎn)換

– Timed to Complex

– Complex to Timed

– Complex to Rectangular

– Complex to Timed IQ

– Floating Point to Timed

– … ADS 需要控制模塊來控制仿真

– Data Flow

下是在這兩個軟件中完成相同功能和測試量的射頻系統(tǒng)模擬仿真：

– Circuit Envelope

– ….

但AWR 的VSS不需要多重的轉(zhuǎn)換模塊或者控制模塊來使得仿真運行。以下是在這兩個軟件中完成相同功能和測試量的射頻系統(tǒng)模擬仿真：

ADS 需要用戶自己設(shè)置接收機的參數(shù)

對比下圖，一個 VSS的探針就可以解決這兩個 Ptolemy測試控制模塊解決的問題。同時，VSS 也不需要像 Ptolemy那樣進行煩瑣的數(shù)據(jù)類型換。

AWR 的VSS 設(shè)置快捷方便

第二、射頻鏈路仿真的測試設(shè)置：

VSS 使用測試點和一個直觀的用戶界面來進行測量，例如，VSS 測量信道功率和ACPR 的方法，在diagram中加入VSA，打開ACPR 測量窗口，如下圖：

VSS 的ACPR 測量窗口

可見VSS 的方法相當直觀，即使過了一個月以后再打開diagram，也能夠根據(jù)窗口中的說明很快進入狀態(tài)。

而ADS Ptolemy Simulation必須使用表達式（等式）來進行測量：

– acpr_x( )

– cdf ( )

– channel_power( )

– …

而ADS 的方法則要求多重接收器，需要一個節(jié)點來使得多種不同的測試量、許多的表達式來寫入并創(chuàng)造變量。舉例說明ADS 測量信道功率和ACPR 的方法：

– 在diagram 中加入頻譜分析儀

– 運行仿真

– 使用post processing expressions

– channel_power ( )

– Channel_power = channel_power_vr(voltage, resistance, mainCh,

winType,winConst)

– acpr_vr expression

– ACPRvals = acpr_vr(voltage, resistance, mainCh, lowerAdjCh,

upperAdjCh,winType, winConst)

由于需要自定義vector 變量，因此進行測量的難度比較大。假如在一個月后再次打開diagram，用戶畢竟也是人而不是機器人，很可能已經(jīng)忘記了vector 的定義是什么。

第三、射頻鏈路與電路的協(xié)同仿真Co-simulation：

VSS 和Ptolemy 均可以進行和電路的協(xié)同仿真，VSS 基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，調(diào)諧的速度非常快，僅需一步。把電路設(shè)計圖拖到VSS 中，不需要控制或者轉(zhuǎn)換模塊，也不需要網(wǎng)表。

AWR可直接將Microwave Office的電路設(shè)計圖拖入VSS中

而ADS Ptolemy，本身是由伯克利大學的DSP 工程師研發(fā)的，在研發(fā)時并沒有考慮與電路協(xié)同的仿真，所以后來用了與其他軟件結(jié)合的方法來完成電路協(xié)同仿真，這就導致了調(diào)諧速度極慢且需要購買多種軟件License 的問題， Ptolemy 的電路協(xié)同仿真解決方案流程如下圖：

ADS Ptolemy系統(tǒng)在仿真之前有很多需要預先設(shè)置的步驟

第四、硬件在環(huán)測試所支持的硬件測試設(shè)備：

通過 Test Wave 模塊，VSS 可以與業(yè)界絕大多數(shù)設(shè)備相連接，如 Agilent、 HP、Rohde & Schwarz、Anritsu，但 ADS 目前只支持 Agilent 和 HP 的設(shè)備。

審核編輯：劉清