Tp2atst CAO Poly07 Final

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Conception dun amplicateur RF simple

Dpartement Tlcomunications 2me anne option TST Travaux Pratiques

Jean-Daniel ARNOULD

cole Nationale Suprieure dlectronique et de Radiolectricit de Grenoble CIME - Plateforme dHyperfrquence et dOptique Guide (HOG) Tel : 04.56.52.94.24 Institut de Microlectronique dlectromagntisme et de Photonique Tel : 04.56.52.95.59 Minatec-INPG, 3 parvis Louis Nel, BP 257 F-38016 GRENOBLE http ://communication.minatec.inpg.fr/arnould/

Mai 2007

Table des matires

I

Prsentation de ADS I.1 Prsentation gnrale dADS . . . I.1.1 Introduction . . . . . . . . I.2 Projets . . . . . . . . . . . . . . . . . I.2.1 Projets . . . . . . . . . . . I.2.2 Crer un projet . . . . . . I.2.3 Ouvrir un projet . . . . . . I.3 Design . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.1 Design . . . . . . . . . . . I.3.2 Crer un Design . . . . . I.3.3 Ouvrir un Design . . . . . I.4 Simulation dans ADS . . . . . . . . I.4.1 Simulation dun design . I.4.2 Visualisation des rsultats I.4.3 Optimisation dun design

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II

Partie thorique II.1 Ligne de transmission microruban . . . . . . . . . . . . . . . II.1.1 Ligne de transmission microruban . . . . . . . . . . II.2 Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II.2.1 Gain dun amplicateur . . . . . . . . . . . . . . . II.2.2 Adaptation dun amplicateur . . . . . . . . . . . II.2.3 Critres de stabilit et dadaptation . . . . . . . . II.2.4 tude comparative de diffrents rseaux dadaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

III

Partie Pratique 25 III.1 Simulation dune ligne microruban . . . . . . . . . . . . . . . 26 III.1.1 Cration du projet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

4

Table des matires III.1.2 Rponse frquentielle . . . . . . . . . . . . . . . . . III.1.3 Adaptation de la ligne variation dun paramtre Simulation dun amplicateur microonde . . . . . . . . . . . III.2.1 Simulation dun amplicateur microonde . . . . . III.2.2 tude du transistor sans rseau dadaptation . . . III.2.3 Etude du transistor avec rseau dadaptation lignes et stubs idaux . . . . . . . . . . . . . . . . . III.2.4 tude du transistor avec rseaux dadaptation lignes et stubs rels . . . . . . . . . . . . . . . . . III.2.5 tude du transistor avec rseaux dadaptation cellules L-C idales . . . . . . . . . . . . . . . . . III.2.6 tude du transistor avec rseaux dadaptation cellules L-C relles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 26 28 28 28 29 30 30 30

III.2

5

Ce T.P. propose une prise en main rapide (4 heures) du logiciel Agilent-ADS et met en uvre ladaptation simultane conjugue dun amplicateur microonde simple. Ltudiant pourra ainsi confronter ses solutions idales calcules laide de labaque de Smith avec les rponses relles calcules partir dAgilent ADS aprs une optimisation numrique partir de ces cas idaux.A Ce texte de T.P. au format PDF naviguable a t crit en LTEX avec la classe PolyTEX dveloppe lUniversit Technologique de Compigne. Il est direcement consultable en ligne, ainsi que tout autre document li lenseignement ou la recherche dans le domaine des Tlcommunications RF ladresse : http ://communication.minatec.inpg.fr/arnould/.

Ce document comporte 3 chapitres ; le premier prsente le logiciel ADS de manire gnrale, le second traite de la partie thorique qui doit tre imprativement prpare avant la sance de T.P., le troisime dcrit la partie pratique effectuer pendant la sance. Les notions de ce T.P. font rfrence au cours 1A de Mme Vilcot Ondes Electromagntiques et au cours 2A de Mme Cabon Architectures de systmes sans ls. Les rsultats sont directement mettre en relation avec ceux du T.P. Analyse vectorielle de dispositifs passifs et dun ampli RF simple et donneront lieu un compte rendu remettre lenseignant en n de sance. Une attention particulire sera porte sur la comparaison des rsultats de simulation numrique avec ceux mesurs en pratique en ce qui concerne lamplicateur RF dans ces 3 congurations (non adapt, adapt avec une topologie discrte et avec une topologie rpartie).

Chapitre I Prsentation de ADS

I.1 I.2

I.3

I.4

Prsentation gnrale dADS . . . I.1.1 Introduction . . . . . . . . Projets . . . . . . . . . . . . . . . . . I.2.1 Projets . . . . . . . . . . . I.2.2 Crer un projet . . . . . . I.2.3 Ouvrir un projet . . . . . . Design . . . . . . . . . . . . . . . . . I.3.1 Design . . . . . . . . . . . I.3.2 Crer un Design . . . . . I.3.3 Ouvrir un Design . . . . . Simulation dans ADS . . . . . . . . I.4.1 Simulation dun design . I.4.2 Visualisation des rsultats I.4.3 Optimisation dun design

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Prsentation de ADS

I.1 Prsentation gnrale dADSI.1.1 IntroductionCours : Projets Design Simulation dun design

F IG. I.1.1 Advanced Design System Advanced Design System, dvelopp par Agilent EEsof EDA, est un logiciel de conception et modlisation de systmes lectroniques pour les microondes et les radiofrquences. Les applications vises sont trs vastes et comprennent en autre le domaine de la tlphonie mobile, les pagers, les rseaux sans l, les systmes de communications radar et satellite. Le logiciel offre des possibilits de conception et de simulation pour les domaines des radiofrquences et des microondes et se divise en 2 modules Analog RF Designer et Digital Signal Processing Designer pouvant interagir entre eux : La conception de circuits intgrs monolithiques (MMICs) ou hybrides (avec des Composants Monts en Surface). La conception de nouvelles architectures pour les futures normes de tlcommunications sans ls.

I.2 Projets

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I.2 ProjetsI.2.1 ProjetsADS utilise des projets (extension _prj) pour organiser automatiquement les donnes issues de la cration, de la simulation ou de lanalyse dun nouveau design. Un projet inclue le circuit, le layout, la simulation et les rsultats dun design cr partir de la fentre principale (main) qui apparat lors de louverture de ADS (gure I.2.2).

F IG. I.2.2 Fentre principale Un projet se compose des rpertoires suivants : Data : contient les donnes de simulation ou dataset (nom.ds) Mom_dsn : contient les design et donnes de simulation issus de momentum Networks : contient les chiers de design ou pages schematic (nom.dsn) et les chiers de layout des circuits (nom_layout.dsn) Synthesis : contient les donnes de synthse DSP Verication : contient les donnes issues du DRC Les rsultats (graphe, abaque de Smith, etc . . .) se visualisent dans une fentre "data display" et sont sauvegards dans un chier nom.dds au niveau de la racine du projet (invisible partir de la fentre principale).

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Prsentation de ADS

I.2.2 Crer un projetLopration de cration dun nouveau projet est reprsente par la gure I.2.3. Elle seffectue partir de la fentre principale.

F IG. I.2.3 Cration dun nouveau projet

I.2.3 Ouvrir un projet

Pour ouvrir un projet, on peut utiliser les deux procdures suivantes : Choisir le menu File/Open Project puis utiliser la bote de dialogue pour localiser le projet ouvrir Utiliser lexplorateur de la fentre principale pour localiser le projet et double cliquer pour louvrir (gure I.2.4) Attention : seulement un projet peut tre ouvert la fois. Il est donc recommand de sauvegarder les donnes du projet courant avant den ouvrir un autre.

I.2 Projets

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F IG. I.2.4 Ouvrir un projet existant

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Prsentation de ADS

I.3 DesignI.3.1 DesignCours : Introduction Projets Simulation dun design

ADS utilise des chiers design (nom.dsn) pour enregistrer les circuits de simulation et les layout. Un chier de design est une page schematic partir de laquelle il est possible de : Crer et modier des circuits et layout Ajouter des quations et des variables Placer et modier des composants et leurs contrles Ajouter des commentaires sous forme de texte Gnrer un layout partir du schematic (et rciproquement)

I.3.2 Crer un Design

F IG. I.3.5 Fentre design - schematic Louverture dun nouveau projet implique automatiquement louverture dune nouvelle page schematic qui sera sauvegarde dans le rpertoire networks. Pour crer un nouveau design (cf. gure I.3.5), il est possible dutiliser les deux procdures suivantes : Menu Window/New Schematic dans la fentre principale

I.3 Design

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Menu File/New Design dans la fentre principale et donner le nom de chier crer Il est ensuite possible dinsrer les lments (composants, donnes, sources, bote de simulation et de contrle, . . .) disponibles dans les bibliothques du logiciel. La gure I.3.6 reprsente linsertion dans la fentre schematic dun module complet de simulation des pa