ads[先進設計系統]

在Beckhoff TwinCAT 系統中，各個軟體模組（如TwinCAT PLC、TwinCAT NC、Windows 應用程式等）的工作模式類似於硬體設備，它們能夠獨立工作。各個軟體模組之間的信息交換通過TwinCAT ADS 而完成。ADS（Advanced Design System）即先進設計系統，它為設備之間的通訊提供路由。在TwinCAT PC 和Beckhoff 的CX、BX、BC 系列控制器中都包含TwinCAT 信息路由器。因此各個ADS 設備之間都能夠交換數據和信息。

ADS簡介

ads[先進設計系統]

軟體迅速成為工業設計領域EDA軟體的佼佼者，因其強大的功能、豐富的模板支持和高效準確的仿真能力（尤其在射頻微波領域），而得到了廣大IC設計工作者的支持。 ADS是高頻設計的工業領袖。它支持系統和射頻設計師開發所有類型的射頻設計，從簡單到最複雜，從射頻∕微波模組到用於通信和航空航天∕國防的MMIC。

通過從頻域和時域電路仿真到電磁場仿真的全套仿真技術，ADS讓設計師全面表征和最佳化設計。單一的集成設計環境提供系統和電路仿真器，以及電路圖捕獲、布局和驗證能力 —— 因此不需要在設計中停下來更換設計工具。

先進設計系統是強大的電子設計自動化軟體系統。它為蜂窩和便攜電話、尋呼機、無線網路，以及雷達和衛星通信系統這類產品的設計師提供完全的設計集成。

ADS電子設計自動化功能十分強大，包含時域電路仿真 (SPICE-like Simulation)、頻域電路仿真 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三維電磁仿真 (EM Simulation)、通信系統仿真(Communication System Simulation)、數位訊號處理仿真設計（DSP）；ADS支持射頻和系統設計工程師開發所有類型的RF設計，從簡單到複雜，從離散的射頻/微波模組到用於通信和航天/國防的集成MMIC，是當今國內各大學和研究所使用最多的微波/射頻電路和通信系統仿真軟體軟體。

此外Agilent公司和多家半導體廠商合作建立ADS Design Kit 及 Model File 供設計人員使用。使用者可以利用Design Kit 及軟體仿真功能進行通信系統的設計、規劃與評估，及MMIC/RFIC、模擬與數字電路設計。除上述仿真設計功能外，ADS軟體也提供輔助設計功能，如Design Guide是以範例及指令方式示範電路或系統的設計流程，而Simulation Wizard是以步驟式界面進行電路設計與分析。ADS還能提供與其他EDA軟體，如SPICE、Mentor Graphics的ModelSim、Cadence的NC-Verilog、Mathworks的Matlab等做協仿真（Co-Simulation），加上豐富的元件套用模型Library及測量/驗證儀器間的連線功能，將能增加電路與系統設計的方便性、速度與精確性。

ADS軟體版本有ADS2011、ADS2009、ADS2008、ADS2006A、ADS2005A、ADS2004A、ADS2003C、ADS2003A、ADS2002C和ADS2002A以及ADS1.5等。

ADS軟體的仿真分析法

2.1 高頻SPICE分析和卷積分析（Convolution）

高頻SPICE分析方法提供如SPICE仿真器般的瞬態分析，可分析線性與非線性電路的瞬態效應。在SPICE仿真器中，無法直接使用的頻域分析模型，如微帶線帶狀線等，可於高頻SPICE仿真器中直接使用，因為在仿真時可於高頻SPICE仿真器會將頻域分析模型進行拉式變換後進行瞬態分析，而不需要使用者將該模型轉化為等效RLC電路。因此高頻SPICE除了可以做低頻電路的瞬態分析，也可以分析高頻電路的瞬態回響。此外高頻SPICE也提供瞬態噪聲分析的功能，可以用來仿真電路的瞬態噪聲，如振盪器或鎖相環的jitter。

卷積分析方法為架構在SPICE高頻仿真器上的高級時域分析方法，藉由卷積分析可以更加準確的用時域的方法分析於頻率相關的元件，如以S參數定義的元件、傳輸線、微帶線等。

2.2 線性分析

線性分析為頻域的電路仿真分析方法，可以將線性或非線性的射頻與微波電路做線性分析。當進行線性分析時，軟體會先針對電路中每個元件計算所需的線性參數，如S、Z、Y和H參數、電路阻抗、噪聲、反射係數、穩定係數、增益或損耗等（若為非線性元件則計算其工作點之線性參數），在進行整個電路的分析、仿真。

2.3 諧波平衡分析( Harmonic Balance)

諧波平衡分析提供頻域、穩態、大信號的電路分析仿真方法，可以用來分析具有多頻輸入信號的非線性電路，得到非線性的電路回響，如噪聲、功率壓縮點、諧波失真等。與時域的SPICE仿真分析相比較，諧波平衡對於非線性的電路分析，可以提供一個比較快速有效的分析方法。

諧波平衡分析方法的出現填補了SPICE的瞬態回響分析與線性S參數分析對具有多頻輸入信號的非線性電路仿真上的不足。尤其在現今的高頻通信系統中，大多包含了混頻電路結構，使得諧波平衡分析方法的使用更加頻繁，也越趨重要。

另外針對高度非線性電路，如鎖相環中的分頻器，ADS也提供了瞬態輔助諧波平衡(Transient Assistant HB)的仿真方法，在電路分析時先執行瞬態分析，並將此瞬態分析的結果作為諧波平衡分析時的初始條件進行電路仿真，藉由此種方法可以有效地解決在高度非線性的電路分析時會發生的不收斂情況。

2.4 電路包絡分析（Circuit Envelope）

電路包絡分析包含了時域與頻域的分析方法，可以使用於包含調頻信號的電路或通信系統中。電路包絡分析借鑑了SPICE與諧波平衡兩種仿真方法的優點，將較低頻的調頻信號用時域SPICE仿真方法來分析，而較高頻的載波信號則以頻域的諧波平衡仿真方法進行分析

2.5 射頻系統分析

射頻系統分析方法提供使用者模擬評估系統特性，其中系統的電路模型除可以使用行為級模型外，也可以使用元件電路模型進行習用回響驗證。射頻系統仿真分析包含了上述的線性分析、諧波平衡分析和電路包絡分析，分別用來驗證射頻系統的無源元件與線性化系統模型特性、非線性系統模型特性、具有數字調頻信號的系統特性。

2.6 拖勒密分析（Ptolemy）

拖勒密分析方法具有可以仿真同時具有數位訊號與模擬、高頻信號的混合模式系統能力。ADS中分別提供了數字元件模型（如FIR濾波器、IIR濾波器，AND邏輯門、OR邏輯門等）、通信系統元件模型（如QAM調頻解調器、Raised Cosine濾波器等）及模擬高頻元件模型（如IQ編碼器、切比雪夫濾波器、混頻器等）可供使用。

2.7 電磁仿真分析(Momentum)

ADS軟體提供了一個2.5D的平面電磁仿真分析功能——Momentum（ADS2005A版本Momentum已經升級為3D電磁仿真器），可以用來仿真微帶線、帶狀線、共面波導等的電磁特性，天線的輻射特性，以及電路板上的寄生、耦合效應。所分析的S參數結果可直接使用於諧波平衡和電路包絡等電路分析中，進行電路設計與驗證。在Momentum電磁分析中提供兩種分析模式：Momentum微波模式即Momentum和Momentum射頻模式即Momentum RF；使用者可以根據電路的工作頻段和尺寸判斷、選擇使用。