射频仿真技术.ppt

1、a,1,射频仿真技术,a,2,CAD、CAE与数字样机,数字样机是以CAX/DFX技术为基础，以机械系统运动学、动力学和控制理论为核心，融合虚拟现实、仿真技术、三维计算机图形技术，将分散的产品设计开发和分析过程集成在一起，使产品的设计者、制作者和使用者在产品的早期可以直观形象的对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真，为产品的研发提供全新的数字化设计方法。,a,3,射频仿真软件,在技术革命不断深化的今天，不断增加的实际应用对系统设计提出了更高的要求，具体表现在体积的小型化、模块化和功能的集成化。这些需求也进而体现在了射频系统的设计上。在现阶段，仅靠人工计算进行的设计方式

2、无论是在速度上还是计算的准确性上都已不再适应射频的系统设计。那么选择一款合适的CAD软件来加快设计进度，提高设计的准确性已成了必然的选择。,a,4,仿真软件的应用领域,仿真软件,有源电路设计,二维平面电磁场,无源电路设计,三维电磁场,多物理场,a,5,仿真软件的起源,Touchstone,HP,MIT,a,6,仿真软件中的仿真引擎,数据类型区分：时域、频域、电磁域,仿真类型区分：线性、非线性,应用类型区分：设计、验证,a,7,仿真引擎的应用,DC仿真的应用： 确定电路的工作点 确定电路的功耗 通过验证I-V传输曲线判断电路是否正常 计算电路中各节点的电压和电流关系,a,8,单点直流仿真原理图与

3、计算结果,静态工作点直流仿扫描真原理图与计算结果,a,9,AC仿真,AC仿真： 用于计算电路或系统的小信号条件下的频率响应特性 用于计算电路或系统的线性噪声,a,10,功放的AC仿真原理图结果与仿真结果,线性噪声指的是系统或电路内部元件由于温度等产生的固有噪声！ 电源噪声、传输噪声的影响不在计算范围之内!,a,11,Transient仿真,Tansient Simulation全称是Transient/Convolution Simulation，从本质上讲，Transient Simulation是时域的仿真工具，它基于KCL/KVL定理，利用各种积分/微分方程来进行求解，得到的结果是一个信

4、号的时间域的结果（也就是电压和电流）。它的基础模型是Spice模型，所以它也是一个Spice类型的时间域的仿真，一般应用于电路或子系统的瞬态响应仿真。,Gilbert混频器的仿真及仿真结果t,对任意电路而言，其响应都需要一个建立时间，必须确保中止时间大于建立时间，才可以得到准确的结果。对于本例而言，此时间大概在22ns左右。,a,13,Envelop仿真,Envelop 仿真是一个比较特殊的仿真引擎。虽然将现在多数是将它用于时域仿真，但是其本身却有很强的频域仿真能力。在ADS的早期版本中，很多使用HB Simulation的场合，都是用Envelop Simulation来替代的。 通过Env

5、elop仿真可以得到一个复杂信号通过电路/系统后的包络变化情况。,脉冲调制信号通过放大器后的包络与频谱,在Envelop Simulation中，必须确定如下几个参数：起始时间、中止时间与时间步进（这与Transient Simulation是一致的）和仿真频率与阶数（这与后面详细介绍的HB Simulation是一致的）。,a,15,HB-Balance仿真,HB Simulation全称是Harmonic Balance Simulation，它也是一种频域的仿真技术，主要用来计算电路/系统的非线性失真特性。相比于传统的时域仿真而言，频域仿真有着巨大的优势：可以根据通路中的电压/电流，求出

6、相应的频谱分布，而且对于大多数线性模型而言，在频域中的表达要比时域中的更加精确。 利用HB Simulation可以得到以下参数： 得到电压/电流的频谱分量 计算3阶距点、总谐波失真和交调失真分量 非线性噪声分析,接收链路的HB仿真,非线性噪声响应的仿真原理图与结果,a,18,S Parameter仿真,仿真过程与设置与矢量网络分析仪相同，是最常用的射频仿真引擎！,基于S参数仿真的线性噪声分析,a,20,Budget仿真,用于对一个由两端口器件构成的网络或系统进行线性和非线性仿真，确定系统设计的余量，及系统设计的瓶颈。,Budget仿真及结果,元件级,系统级,a,22,大信号S参数仿真,作用：

7、用于计算大信号条件下的非线性器件的S参数。 与普通小信号S参数仿真不同，仿真基于Harmonic Balance技术。因为仿真可以包含压缩等非线性过程，所以仿真结果是与功率相关的。,a,23,功放电路的S12仿真及结果,a,24,Batch 仿真,传统的仿真引擎一次只能处理一组数据，当需要比较同一个电路拓扑，在不同参数下的响应的区别时，可以利用Batch仿真！,a,25,Batch仿真及结果,a,26,Yield仿真,YIELD 分析能够按照变量元件的离散分布分析出产品达到性能目标的合格率。通过给出所采用的器件的连续或离散变化特性，（它们符合电子产品的分布特性正态分布、高斯分布或其他分布）。Y

8、IELD 分析基于Monte Carlo 方法，需要建立一定数量的随机试验。设计变量在容差范围内变化，随机试验中符合设计目标需要的试验次数（PASSNUMBER）和失败的实验次数将会得到，从而估算出产品的试验合格率。,a,27,电路仿真原理图,Yield仿真设置,Yield仿真结果优化前,Yield仿真结果优化后,a,28,射频系统的设计指标,接收机主要技术指标： 噪声系数 带宽 带内杂散 带外抑制 动态范围（主要以三阶交调产物的方式进行刻画） 通道一致性（幅/相） 通道带内波动（幅/相） 如果为中频采样方式 中频采样频率 时钟抖动,频率源主要技术指标： 跳频点数 跳频时间 输出功率 相位噪声

9、 带外抑制 带内杂散,a,29,利用仿真技术解决设计难点,噪声系数,HB仿真、S参数仿真,系统带宽,HB仿真、S参数仿真、AC仿真,带内杂散,What-IF、Spctrasys,带外抑制,What-IF、Spctrasys,动态范围,HB仿真,通道一致性,Yield仿真,a,30,通道带内波动,S参数仿真,中频采样频率,Matlab,采样时钟抖动 导致SNR变化,Matlab,输出功率,HB仿真,相位噪声,HB仿真,a,31,案例1 PCB的协同仿真,设计内容： 接收机中放电路 PCB：41mm*44mm介质板，介质板表面大面积铺地，通过过孔与接地面连接。 仿真频率：1.2GHz1.8GHz,a,32,仿真的两块PCB,协同仿真的电路图与结果,仿真得到的输入输出带内幅度波动约为0.6dB左右，实测结果在1dB左右。两者可以相互吻合。,仿真得到的输入输出带内幅度波动约为0.6dB