第2讲设计软件.ppt

第二讲 ADS设计软件简介 常用射频设计软件 自20世纪70年代以来 微波电路CAD技术已经取得了很大的进步 一方面是各CAD软件厂商推出了很多通用和专用的微波电路CAD软件产品 包括电原理图输入和微波电路的图形输入 电路的仿真和优化 容差分析 版图生成及输出 与测试仪器接口等功能 并有许许多多的电路模型库 元件库 半导体器件的线性模型库和非线性模型库等可供选择 应该可以说是功能强大 使用方便 应有尽有 而另一方面 微波电路CAD软件也已被广泛应用于各种微波电路的设计 并成为微波工程师必须掌握的设计工具 微波电路的CAD软件大致可以分成下面几类 线性 非线性微波电路仿真软件 2 5D平面电路电磁场仿真软件 3D电磁场仿真软件 系统仿真软件 专用电路的设计软件 排版软件 微波电路CAD软件简介 微波电路CAD软件具有以下几个特点 必须有精确的传输线模型和各种器件模型 有时必须采用电磁场仿真等数值仿真工具 一般都具有S参数分析的功能 在微波电路CAD技术中 各种传输线及其不均匀区模型 元件之间的寄生耦合模型以及微波有源器件的非线性模型等 在技术上的难度都非常大 微波电路CAD包括线性微波电路的S参数计算 直流分析 线性 非线性噪声分析 非线性电路的瞬态分析 非线性电路的谐波分析 功率压缩 交调和谐波特性等 优化设计 容差分析 2 5D及3D电磁场仿真 布线和版图设计等 甚至还可以包括微波器件的建模和参数提取以及计算机辅助测试 微波电路CAD设计的步骤大致总结如下 根据技术性能指标的要求 选择半导体器件 对于不需要半导体器件的微波无源电路 根据技术性能指标的要求 选择网络拓扑结构 根据器件的具体参数设计匹配电路的拓扑结构 确定 或计算 电路中各个元件的初始值 根据技术性能指标的要求 设置优化目标 根据经验或试验性地选择若干优化变量 或元件 选择优化方法 并进行优化 进行容差分析 进行版图的设计并输出版图 进行性能指标的复核 进行版图的检查 并提出结构设计的要求 几点经验和建议 必须保证器件选择 匹配电路或网络拓扑设计的正确性 电路中各元件初始值的选择应尽量准确 这将有利于优化计算的快速收敛 并保证优化设计能够达到全局最优点 而不是局部的极小 或极大 点 对于存在多个优化目标参数的一般情况 应根据实际的需要 分出主次或考虑折衷 并进行加权 关于优化变量 或元件 的选择 一方面可以根据自己的经验 另一方面也可以先选择其中几个进行试探 特别是当元件 或变量 较多时 一般不主张都选择为优化变量 对于优化方法的选择 通常是先随机法 后梯度法 这样将有助于使设计达到全局最优 在电路设计过程中 必须考虑元件标称值的因素 对于分布参数电路 电路参数的取值必须符合相应的工艺要求 设计举例详见教材 射频工程师的具体工作内容 微波工程 师 通信设备公司 低噪声放大器 LNA 频率合成器 混频器 功率放大器 PA RFID企业 微带天线 标签 Tag 读写器 中间件 软件人员 1 电路系统分析 有些通信设备公司的项目中 射频工程师需要负责对整个RF系统的电路进行系统分析 指导系统设计指标 分配单元模块指标 规范EMC设计原则 提出配附件功能和性能要求等 2 电路原理设计 包括框图设计和电路设计 这是射频工程师所必须具备的基本技能 这也是由系统设计延伸而来的 如何实现系统设计的目标 就是电路原理设计的目的 它也是器件选型评估的 前因 因为设计电路的过程也是一个器件选型的过程 3 器件选型与评估 要实现电路的指标要求 选择合适的器件是必不可少的 这个过程其实与电路原理设计是同时进行的 如何选择相应的器件 相比较而言同类型器件中哪一个更合适我们的产品设计 成本 性能 工艺要求 封装 供应商质量 货期等更是需要考虑的因素 4 软件仿真 不管是ADS MWO Ansoft还是CST HFSS 反正你总得会一到两个仿真软件的使用 仿真软件不能让你的设计达到百分百的准确度 但总不会让你的设计偏离基本方向 起码它们在定性的仿真方面是准确的 所以一定要学会使用一至两种或更多种仿真软件 它的基本作用就是让你能够定性的分析你的设计 误差总是有的 但是它能增强你的信心 5 PCBLAYOUT 原理就是理论基础 一万个应用可以只依据一个理论 几个产品也有可能只有一个原理图 但它的布线不一样 好比手机 同一个手机方案很多公司都拿来设计 原理图是一样的 但是不同的公司布出来的PCB板不一样 一个是外型不一样 一个是性能也有差异 性能的差异 其实就是PCBLAYOUT的差异 符合要求的PCB 其布局与布线兼顾性能 外观 工艺 EMC等方面 所以 PCBLAYOUT也是一个非常重要的技能 6 调试分析 这个调试和生产调试不一样 生产调试是指令性的 研发产品的调试的重点在于发现问题和解决问题 调试是一个总结和积累经验的过程 不是说通过调试来积累调试经验 而是通过调试来积累设计经验 很多问题可能在设计时没有被发现 那么通过调试发现以后 就知道以后在设计时如何规避这些问题 如何改善这些问题 调试也是一个实践理论的最有效途径 我们可以通过调试过程来定性理解理论知识 7 测试 测试是为调试服务的 调试是为设计服务的 设计是为市场服务的 射频工程师必须熟练使用各种射频测试仪器 不管是频谱分析仪 网络分析仪 信号源 示波器 功率计 噪声系数测试仪 综合测试仪等等 不会测试就很难有效调试 不能发现问题如何得到提高呢 所以不要轻视测试技术 其实放眼国外RF企业 真正的高手都是从设计转到了测试技术 中间的原因值得我们思考 8 如果可以 请你多亲力亲为 多做些基层基层工作 能自己焊的就自己焊接 你不可能调试的时候找人在你边上呆着给你换电容又换电感吧 所以 不要眼高手低瞧不起焊接 射频工程师的工作注意事项 1 正确对待工作中的难题 学一个东西就是要把它搞懂 但我们都是普通的人 没有谁真的天赋异禀 天资过人 没有人对射频的东西对微波方程对电磁场电磁波是一听就懂 一看就知道答案 根据以往的经验 当我们遇到不求甚解的地方时 不妨先跳过去 不要钻死胡同 这样做的好处就是 你看的内容会越来越多 接触的面会越来越广 就好比看一本书 第一节的问题你看不懂 你如果一定要求解的话 你钻呀钻 也许一年你也只看了第一节 而那个问题依然不懂 而如果第一节有问题你不懂 问人也不得其所的话 放下来 看第二节 这样你看了两节内容 而不懂的只有一个问题 而且大多数时候 当你到后来的章节中你多半会解开前面不解的内容 2 多呆在实验室 没听说过哪个不进实验室的人能学好微波 射频的 为什么要进实验室 不是要你去做一般的指令性的实验工作 而是要你做些研发性的实验 什么叫研发性的实验 首先 测试不叫做实验 如果不测试也不叫实验 研发实验是要按计划对不同的设计方法和结果进行验证 测试是其手段 所以要懂仪器 很多人也进实验室 可是他们每天就是把同一个产品测试一百遍 也不总结 也不分析 所以他们不进步也可以理解 比如一个天线匹配电路 你可以通过不同匹配方式测试分析它对于总辐射功率 对总全向接收灵敏度的不同影响分析出来 你也就知道以后怎么样的天线 相对比较合适的匹配形式是什么样的 而不必要去一个一个试了 3 勤做工作笔记 可能现在很少人会做工作笔记了 反正我是很喜欢做笔记的 就是同一个现象和结论出现一万遍 如果你不做记录 你也很难说你就变成了自己的 写写就可以变成自己的吗 是的 我肯定的说是的 它就变成了你自己的 起码什么时候你需要证据了你可以拿出来说明 什么时候你不知道怎么证明一个现象了 你可以拿起它来证明 工作笔记怎么做 它可不是像记流水账一样的记日记 一个实用的工作笔记或者会充当一个数据记录本 或者是公式和数据的对比记录 或者是些测试方法的记录 或者是不同设计方案的对比结果 或者你是对某些理论的理解总结 或者是你对某些案例的记录 或者 反正很多或者 对了 要注意图文并茂呵 记住了 要记工作笔记啊 一定要 4 态度谦虚 多多请教有经验的同事或老师 同行是冤家 我问他们 他们一般不会讲呵 没关系 软的不行来硬的 激将法激他 这个没什么好多说的 总之 同一个问题每个人的看法都不一样 多听别人的观点 也是快速进步的一种方法 射频工程师必备素质 1 熟练的英语阅读 基本所有的射频器件都是国外的 2 坚实的理论功底 从低频到高频到电磁场到通信系统 3 大量的实际工作经验 包括 对器件的了解程度 实际电路调试能力 对仪器的熟悉程度 对各种指标和产品性能的理解程度 射频工程师应征简历表 每天 中国有数十万电子设计工程师在为一个个创新电子产品的设计而忙碌着 他们中的许多人拥有将中国的IC设计推向世界前沿的理想 他们背负着中国由 制造中心 向 设计中心 转移的艰苦重任 他们是中国IC设计走向自主知识产权道路的生力军 我也是怀着这样的热情和理想加入到这个行列中来的 可是我也经历了许多工程师都经历过的艰难过程 初始工作的热情被一个个设计难题消磨 而无人指导又导致自己陷入设计困境 逐渐地 电路设计变成了一件枯燥乏味的工作 工作的激情完全被各种压力取代 作为一名热爱艺术 追求美好的女性工程师 我更是无法接受这样的妥协 为什么IC设计就意味着枯燥刻板 为什么工程师就一定意味着严肃呆板没有激情呢 忽然有一天 我换了个角度来看待自己从事的领域 完全可以让自己从感性方面认识电路 我们的IC设计 其实可以和任何一门艺术媲美 这让我重新找到了电路设计的激情和灵感 我开始学会欣赏电路 欣赏各种曲线和模型 而不是仅仅把它当成一堆没有生命的符号和连线 每个电路都有独一无二的品质和特性 它们有好有坏 有自己的优点缺点 就如同人一样 或许没有绝对完美的电路 就如同没有绝对完美的人 可是我还是可以把一个好的电路和一个优秀的男人找到诸多相似之处 1 好的电路具有优秀的工作表现 经得起实际验证 优秀的男人也许不善表达 但却能给你满意的成绩和表现 2 好的电路有很好的稳定性 能够在恶劣的条件下正常工作 优秀的男人在艰苦的环境下仍不忘奋斗和理想 3 好的电路都有很好的噪声抑制功能 能够屏蔽不必要的干扰 优秀的男人经得起现实中不利的议论还能经得起各种诱惑 4 好的电路带宽较大 可以适合较宽的频率范围 优秀的男人能屈能伸 在低职位和高职位都同样出色 5 好的电路灵敏度很好 不会忽略掉微小的有用信号 优秀的男人能够敏锐的洞察机会并及时抓住 6 好的电路功耗很低 可以节省客户的资源 优秀的男人不会浪费你的付出和投资 7 好的电路一旦设计完成 还有可能开发出更多的功能和应用 优秀的男人一旦被发现就会越来越多的优点呈现 8 好的电路朴实无华 不事张扬 不用名贵的IC提升自己的身价 好的男人深邃内敛 不用光鲜的外表提