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從20世紀80年代開(kāi)始，射頻微波電路技術(shù)的應用方向逐漸由傳統波導同軸器件轉移到微波平面PCB電路方面，微波平面電路設計一直是一項比較復雜的工作�，F在的無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)品已經(jīng)從早期的2G，逐步發(fā)展到3G、4G乃至5G。 隨著(zhù)應用頻率的逐步走高，再加上多頻段電路并存與產(chǎn)品小型化要求等，射頻電路的設計越來(lái)越難，傳統的設計方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足現代射頻通信產(chǎn)品設計要求。因此，借助射頻微波仿真軟件進(jìn)行電路設計已勢在必行。 什么是射頻仿真軟件? 射 頻仿真軟件是集計算電磁學(xué)和數學(xué)分析研究成果計算機化的產(chǎn)物，它集合了電磁學(xué)、數學(xué)分析、虛擬實(shí)驗等方法為一體，并通過(guò)仿真的方法達到預期實(shí)驗結果，得到 各種直觀(guān)數據，是射頻工程師和研究人員的有力工具。射頻仿真方法是一種科學(xué)的設計方法，它可以減少調試工作量以及產(chǎn)品后期可能會(huì )出現的各種不確信性因素， 進(jìn)而縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高產(chǎn)品的一次性成功率。 射頻電路設計仿真軟件目前主流的是德科技Keysight ADS(高級設計系統)，ADS這款軟件能夠借助集成平臺中的無(wú)線(xiàn)庫以及電路系統和電磁協(xié)同仿真功能，提供基于標準的全面設計和驗證，它已被廣泛應用于 Wifi、GPS、藍牙、2G/3G/4G電路和通信系統設計中。 下面我們就以ADS軟件為例，跟大家講解下電路設計的基本過(guò)程吧! 射頻電路設計與仿真包含以下幾個(gè)步驟： 1、系統仿真階段： 在 產(chǎn)品立項初期，首先確定產(chǎn)品的系統指標和確定電路架構，其中包括：靈敏度、前端總增益、噪聲系數、工作帶寬、動(dòng)態(tài)范圍等，這些需采用ADS對電路進(jìn)行系統 仿真。因為我們現在大部分產(chǎn)品都是源自國外成熟方案，芯片與電路系統架構都是確定的，所以這個(gè)步驟目前在消費類(lèi)產(chǎn)品中基本不會(huì )涉及到。 ADS多層次仿真 2、原理圖設計仿真階段： 根據系統指標要求進(jìn)行方案及IC選型，包括低噪聲放大器LNA、濾波器、功率放大器設計以及級間匹配電路等。 RX接收鏈路系統仿真 3、PCB聯(lián)合仿真階段： 原理圖設計其實(shí)是一種很理想的狀況，它并沒(méi)有考慮到器件的寄生效應以及PCB微帶線(xiàn)的耦合效應。因此科學(xué)的做法是需要將設計好的PCB導入到ADS Momentum里面進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真，并重新調整優(yōu)化匹配元件值。根據RF sister多年的經(jīng)驗，如果模型和仿真設置得足夠正常的話(huà)，仿真結果逼近程度是非常高的。 低噪聲放大器原理圖仿真 4、產(chǎn)品調試階段： 仿真其實(shí)僅僅只能保證設計趨勢和方向的正確性，所以樣板回來(lái)后還是需要調試優(yōu)化的，記錄和保存好測試結果，并和仿真進(jìn)行對比。原則上是：不管差異多大，一定要找到原因! 結合PCB低噪聲放大器聯(lián)合仿真 5、項目總結階段： 對整個(gè)仿真和實(shí)際測試結果做閉環(huán)分析——究竟是模型的問(wèn)題，還是仿真參數設置的問(wèn)題，又或者是PCB介電常數和介質(zhì)損耗不精準的問(wèn)題，是不是加工的問(wèn)題呢? 在這里，我們就需要非常豐富的實(shí)踐經(jīng)驗和問(wèn)題分析能力了。最后的總結很重要，將是下一步成功的基礎，類(lèi)似于華為中興等大型企業(yè)都會(huì )有寫(xiě)總結文檔的習慣。 某LTE終端仿真與實(shí)測輸入阻抗對比 小貼士 方法總是美好的，但過(guò)程總是曲折。有很多小伙伴們第一次跌倒(實(shí)測和仿真差距較大)就主動(dòng)放棄了，仿真和測試是否接近，其實(shí)主要取決以下幾個(gè)因素哦： (1)仿真軟件使用的熟練程度。需懂得仿真的基本原理，知道每一項的設置的具體含義，是否會(huì )影響到參數; (2)測試的方法、網(wǎng)分校準是否足夠正確。了解什么是SOLT、TRL，它們又各有什么優(yōu)缺點(diǎn); (3)對元器件特性及S參數模型、SPICE模型的了解夠不夠深入; (4)經(jīng)驗是否足夠。對于閉環(huán)驗證沒(méi)有經(jīng)驗，認為一次就可以閉環(huán); (5)最重要的一點(diǎn)：小伙伴個(gè)人有研究興趣，但因為公司產(chǎn)品進(jìn)度趕，所以沒(méi)有做過(guò)多深入思考和更多分析的時(shí)間。 |
