背景介紹

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

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

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功能對(duì)比

在PCB 電路方面，Microwave Office能夠解決的問(wèn)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(jì)放大器、混頻器、震蕩器 等單個(gè)器件，以及收發(fā)機(jī)、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(duì)ADS小很多，但功能一點(diǎn)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(shuō)的兩大缺點(diǎn)

第一、相比AWR的版圖設(shè)計(jì)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(gòu)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(kù)，一旦Layout較為復(fù)雜，同步的時(shí)間就會(huì)非常長(zhǎng)，而且很容易出錯(cuò)。而AWR本身的Layout以及電路原理圖Schematic就是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，從根本上避免了這個(gè)問(wèn)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(méi)有3D Layout的對(duì)比情況，如以下這兩幅圖：

ADS 2008的2D與3D效果圖對(duì)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(wèn)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(lái)。

相比AWR操作的便利性，以及以測(cè)試量為驅(qū)動(dòng)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(jìn)行仿真。如下圖中ADS 2008提供的簡(jiǎn)便設(shè)置:

ADS 2008的“簡(jiǎn)單”設(shè)置圖示

對(duì)比AWR的設(shè)置，才知道什么是“簡(jiǎn)單”：

AWR的相同電路圖的簡(jiǎn)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(dòng)態(tài)的，可以允許單純的使用測(cè)試量來(lái)驅(qū)動(dòng)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(duì)仿真求解器進(jìn)行設(shè)置。換句話說(shuō)，使用ADS的工程師必須對(duì)ADS所使用的各個(gè)仿真求解器都非常了解，才能很好的測(cè)試。

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通信系統(tǒng)仿真套件的對(duì)比

AWR和ADS兩種軟件工具都有復(fù)雜包絡(luò)、時(shí)域的、同步的、行為級(jí)的、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真工具來(lái)針對(duì)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(lái)控制仿真

– Data Flow

下是在這兩個(gè)軟件中完成相同功能和測(cè)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(lái)使得仿真運(yùn)行。以下是在這兩個(gè)軟件中完成相同功能和測(cè)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(jī)的參數(shù)

對(duì)比下圖，一個(gè) VSS的探針就可以解決這兩個(gè) Ptolemy測(cè)試控制模塊解決的問(wèn)題。同時(shí)，VSS 也不需要像 Ptolemy那樣進(jìn)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(cè)試設(shè)置：

VSS 使用測(cè)試點(diǎn)和一個(gè)直觀的用戶界面來(lái)進(jìn)行測(cè)量，例如，VSS 測(cè)量信道功率和ACPR 的方法，在diagram中加入VSA，打開(kāi)ACPR 測(cè)量窗口，如下圖：

VSS 的ACPR 測(cè)量窗口

可見(jiàn)VSS 的方法相當(dāng)直觀，即使過(guò)了一個(gè)月以后再打開(kāi)diagram，也能夠根據(jù)窗口中的說(shuō)明很快進(jìn)入狀態(tài)。

而ADS Ptolemy Simulation必須使用表達(dá)式（等式）來(lái)進(jìn)行測(cè)量：

– acpr_x( )

– cdf ( )

– channel_power( )

– …

而ADS 的方法則要求多重接收器，需要一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)使得多種不同的測(cè)試量、許多的表達(dá)式來(lái)寫入并創(chuàng)造變量。舉例說(shuō)明ADS 測(cè)量信道功率和ACPR 的方法：

– 在diagram 中加入頻譜分析儀

– 運(yùn)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(jìn)行測(cè)量的難度比較大。假如在一個(gè)月后再次打開(kāi)diagram，用戶畢竟也是人而不是機(jī)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(jìn)行和電路的協(xié)同仿真，VSS 基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)，調(diào)諧的速度非常快，僅需一步。把電路設(shè)計(jì)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(jì)圖拖入VSS中

而ADS Ptolemy，本身是由伯克利大學(xué)的DSP 工程師研發(fā)的，在研發(fā)時(shí)并沒(méi)有考慮與電路協(xié)同的仿真，所以后來(lái)用了與其他軟件結(jié)合的方法來(lái)完成電路協(xié)同仿真，這就導(dǎo)致了調(diào)諧速度極慢且需要購(gòu)買多種軟件License 的問(wèn)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(yù)先設(shè)置的步驟

第四、硬件在環(huán)測(cè)試所支持的硬件測(cè)試設(shè)備：

通過(guò) 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