虛擬仿真通信系統ADS在實驗教學改革中的應用

蘇博

【摘要】 虛擬仿真又稱虛擬現實技術或模擬技術，就是用一個虛擬的系統模仿另一個真實系統的技術。本文擬通過Agilent公司的ADS虛擬仿真通信系統軟件，在介紹其功能特點的同時，希望能有效解決困擾高校的因資金不足導致通信實驗教學條件欠缺所導致的實驗效果差等相關問題，并對教學實踐課程的改革提供借鑒。

【關鍵詞】 虛擬仿真 ADS 教學改革

引言

當今的通信系統設計工程師除了要面對進一步減小系統的體積和成本外，還要更好地進行數字和射頻部分指標的分配從而獲得更好的系統整體性能。在學校實驗教學環節中，往往因為各種經費問題，導致許多大型實驗儀器設備等無法提供給學生實際學習操作，虛擬仿真軟件的興起，則成為必然，對于教學改革來說，意義重大。[1]

一、ADS仿真軟件簡介及主要功能特點

1.1 ADS仿真軟件簡介

ADS（Advanced Design System）是美國Agilent公司推出的電路和系統分析軟件，它能夠同時仿真射頻（RF），模擬（Analog），數字信號處理（DSP）電路，并可對數字電路和模擬電路的混合電路進行協同仿真。

1.2 ADS仿真軟件主要特點

（1）可根據硬件測試建立仿真模型

ADS可利用相應硬件測試儀，通過仿真模型的建立，實現其對現有元件、硬件在新設計中應用性能的評估，給出適度的評估報告，從而更進一步了解設計返工情況，以幫助減少重復設計的次數，對實踐教學有極強的指導意義[2]。

（2）可通過測試儀表，檢測空間信道及干擾

ADS可利用自身發射機模塊及相關測試儀，對在一般普通實驗中很難捕捉、檢測的信道干擾做全方位測試，可對諸如多徑效應、時延效應、多普勒頻移效應等做較為精準的接收測試，同時以較為直觀的方式顯示數據、圖形。實驗教學中，實驗人員或學生只需要做簡單的硬件接收機，便可以有效利用ADS軟件仿真系統，從而得到相應數據，豐富了教學手段及內容。

二、ADS在教學實驗環節的主要應用

為了有效體現ADS在實驗教學環節中的應用，以作者所在單位學校（貴州理工學院）學生作為實驗研究對象，利用學校現有實驗設備，其中包括：ESG信號發生器1臺，信號分析儀（示波器）1臺，被測元件1個，ADS仿真系統一套，對ADS的應用進行了實驗。

2.1 案例應用1

為了有更好的設計預示能力，使仿真效果達到最佳，最終結果如下圖1（VSA中顯示數據）所示[3]：

由上圖可見，ADS中產生的并行數據DATA通過并串變換進入到串行數據接口中進行數模轉換（D/A），轉換同時在進行正交振幅調制（QAM），使得到的數據波形被調制后進入ESG信號發生器；同時，信號發生器產生的信號通過被測通信硬件設備工作，產生新的被測信號，通入信號分析儀，得到新信號的分析結果；最終通過VSA顯示單元顯示ADS模擬信號與新信號的對應參數，從而可作為對被測硬件設備相關參數調整的參考。[3]

2.2 案例擴展應用2

ADS還可以進一步進行擴展，作為實驗教學中創新測試項目實驗：可建立起小型射頻測試中心，模擬相對較為負責的射頻環境，解決了以往射頻測試中涉及的費用高、設備復雜等問題，使得學生可以輕易組建簡易射頻測試系統，并可對其功能做進一步擴展。實驗可以通過ADS的仿真功能，建立起信號源功能模型及損傷模型，并設定好特定的測試算法，等待被測件引入系統后，便形成了一個簡單的小型射頻測試中心。可通過信號分析儀中的算法分析，得到通過被測件后的實際射頻損傷數據，可與之前建立的損傷模型中的信號進一步做數據對比，從而可以了解到被測件射頻特征，最終得出實驗數據及結果。[3]

結論：本文以ADS虛擬仿真通信系統軟件作為研究對象，在介紹其功能特點的同時，以貴州理工學院在校學生為例，通過教學實例及其在教學中的主要應用，大力提倡廣泛推進虛擬仿真技術在實驗教學中的應用，希望能對未來的實踐教學改革提供借鑒。

參 考 文 獻

[1] 張軍國，周峰.無線傳感器網絡規格化優化部署及仿真研究[J].新型工業化，2011，1（9）：91-97.

[2] 王兆祥等.通信系統仿真[M].國防工業出版社，2009，09：124-126.

[3] 邵玉斌著.Matlab/Simulink通信系統建模與仿真實例分析[M].清華大學出版社，2008，06：56-58.