使用ADS软件进行电路拓扑优化

问题：在使用ADS软件的优化功能时，一般需要先确定电路的拓扑结构，再设定需要优化的元件参数和取值范围，之后设定优化目标，并开始优化。那么能否在不确定电路拓扑结构的情况下进行电路优化呢？比如说对于一个简单的 PI型网络，已经确定了这个网络的电路性能目标，但是不确定这个PI型网络中的元件是电感还是电容。

解决方法：使用理想开关元件切换电容/电感/开路/短路元件，并将开关的状态作为优化参数。如下图所示：

上图中，使用了S5P_Eqn作为理想开关元件，由上层电路传进来的参数state，经过取整后，进行开关路径选择。

当开关状态值为1时，两个S5P_Eqn中，除了S[1,3]和S[3,1]为1外，其它所有的值都为0，即选择了直通状态；

当开关状态值为2时，两个S5P_Eqn中，除了S[1,5]和S[5,1]为1外，其它所有的值都为0，即选择了开路状态；

当开关状态值为3时，两个S5P_Eqn中，除了S[1,2]和S[2,1]为1外，其它所有的值都为0，即选择了电容元件；

当开关状态值为4时，两个S5P_Eqn中，除了S[1,4]和S[4,1]为1外，其它所有的值都为0，即选择了电感元件。

创建子电路，如下所示：

使用这样的子电路元件，进行简单的优化测试：

 使用上面的开关子电路元件创建一个PI型网络，这个PI型网络的优化目标是图中下部的低通滤波器电路。这个开关子电路元件(TLC_Comp)中除了设定电感和电容的优化范围之外，还设定了开关状态值作为优化变量。对于并联的开关子电路，开关状态的初始值为2 (1为直通，也就是短路元件，不适合)。

设定的仿真控制器以及优化元件参数如下：

优化的目标是上面电路的S参数和下面电路的S参数的幅度和相位一致：

这是开始优化时的页面，误差函数很大：

优化结束后：

优化变量最终结果：

TLC1元件的开关状态取整后为3， 为电容元件，电容值为 15.302 pF

TLC2元件的开关状态取整后为4， 为电感元件，电感值为 2.80 nH

TLC3元件的开关状态取整后为3， 为电容元件，电容值为 15.2955 pF

这个结果与目标电路的元件值是一致的：