射频收发组件产品研制过程应用软件介绍

在射频系统收发组件(本人仅指收发前端(不包含天线)至AD/DA转换前)设计时,经常会用到一些软件来完成产品设计,下面介绍一下我们团队在产品设计时常用的软件供大家参考。当然,您如果有其它的软件,也可以留言分享一下。由于时间有限,文章内容写的有些粗糙,希望大家见谅。如有不当之处,请多批评指正。

1、计算链路NF、GAIN、OIP3及P1dB等。

SCW、APPCAD、CASCADE等小软件比较好用,界面可视化程度较高,有利于超外差式收发机链路指标计算。

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Genesys计算工具比较强大,是安捷伦公司推出的一个集成的工具套件,其中汇集了设计高成品率线性射频/微波产品所需的工具,包括完整的设计环境、线性S参数仿真和元件库、数据后处理、射频版图编辑和版图导入/导出模块等。仅次于ADS、MATLAB等计算工具,不妨试试。

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ADS大家都知道,大名鼎鼎的一款软件,Agilent ADS(Advanced Design System)软件是在HP EESOF系列EDA软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件,是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件,是为系统和电路工程师提供的可开发各种形式的射频设计,对于通信和航天/防御的应用,从最简单到最复杂,从离散射频/微波模块到集成MMIC。从电路元件的仿真,模式识别的提取,新的仿真技术提供了高性能的仿真特性。该软件还提供了一种新的滤波器的设计引导,可以使用智能化的设计规范的用户界面来分析和综合射频/微波回路集总元滤波器,并可提供对平面电路进行场分析和优化功能。它允许工程师定义频率范围,材料特性,参数的数量和根据用户的需要自动产生关键的无源器件模式。该软件范围涵盖了小至元器件,大到系统级的设计和分析。尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟、线性或非线性电路的综合仿真分析与优化,并可对设计结果进行成品率分析与优化,从而大大提高了复杂电路的设计效率,使之成为设计人员的有效工具是目前最为强大的射频链路仿真计算工具。但是面面俱到的工具也有本身的弱项,比如只能进行二维半仿真,以后会嵌入三维仿真程序,类似于HFSS等有限元方式进行仿真。

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也可以自己设计一款属于自己的小软件,比如可以用C语言开发一款可视化操作界面,或者用EXCEL形式完成链路设计。


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SystemVue也是一款不错的RF链路仿真工具,它有自己独到的一面,能够专业适用于雷达模型仿真。安捷伦科技公司SystemVue仿真软件是用于电子系统级(ESL)设计的专用电子设计自动化(EDA)环境,可支持系统架构师和算法开发人员在无线和航空航天与国防通信系统的物理层上进行创新设计,为射频、DSP 和 FPGA/ASIC 的设计人员提供独特的价值。SystemVue软件为设计师提供了完备的无线通信设计库,这些库涵盖了2G/3G、LTE、LTE-A等多种无线通信标准。设计师基于SystemVue软件及其无线通信设计库可以快速搭建端到端无线通信系统并进行仿真分析,完成系统性能评估、关键算法验证、射频指标测量。此外,能够模拟雷达模型的工具还有matlab等。


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2、杂散仿真

杂散仿真对于链路指标估计显得尤为重要,以下软件仅供参考。


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当然,在链路设计时候,经常会考虑到单芯片选择及匹配设计。单芯片选择可由自己平时积累,形成芯片库,如图所示。由于本文重点介绍链路框架设计及仿真软件工具,单芯片匹配设计比如LNA、PA等有源器件本文不关注,后面的文章会逐一介绍。此外,本文将顺便提及一下PLL及滤波器仿真工具。

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3、PLL参数仿真

仿真工具主要有ADS、Hittite PLL Design Installer ,matlab等。

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4、滤波器仿真

滤波器设计工具主要有Ansoft、HFSS、SONNET、genesys、ADS、MWO、CST等。

Sonnet是一种基于矩量法的电磁仿真软件,提供面向3D平面高频电路设计系统以及在微波、毫米波领域和电磁兼容/电磁干扰设计的EDA工具。SonnetTM应用于平面高频电磁场分析,频率从1MHz 到几千GHz。主要的应用有:微带匹配网络、微带电路、微带滤波器、带状线电路、带状线滤波器、过孔(层的连接或接地)、偶合线分析、PCB板电路分析、PCB 板干扰分析、桥式螺线电感器、平面高温超导电路分析、毫米波集成电路( MMIC) 设计和分析、混合匹配的电路分析、HDI 和LTCC 转换、单层或多层传输线的精确分析、多层的平面的电路分析、单层或多层的平面天线分析、平面天线阵分析、平面偶合孔的分析等。 仿真频率能达到THz,而且仿真速度较快,是业界比较认可的一种仿真工具。

"Microwave Office"软件是通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真的。对于由集总元件构成的电路,用电路的方法来处理较为简便。该软件设有"VoltaireXL"的模拟器来处理集总元件构成的微波平面电路问题。而对于由具体的微带几何图形构成的分布参数微波平面电路则采用场的方法较为有效,"VoltaireXL" 模拟器内设一个元件库,在建立电路模型时,可以调出微波电路所用的元件,其中无源器件有电感、电阻、电容、谐振电路、微带线、带状线、同轴线等等,非线性器件有双极晶体管, 场效应晶体管,二极管等等。 它可以分析射频集成电路 (RFIC)、微波单片集成电路(MMIC)、 微带贴片天线和高速印制电路(PCB)等电路的电气特性。 

HFSS是世界上第一个商业化的三维结构电磁场仿真软件,可分析仿真任意三维无源结构的高频电磁场,可直接得到特征阻抗、传播常数、S参数及电磁场、辐射场、天线方向图等结果。该软件被广泛应用于无线和有线通信、计算机、卫星、雷达、半导体和微波集成电路、航空航天等领域。


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5、画图软件

画图软件主要有CAD、Altium designer、cadence等。


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在画图前,有的元器件及版图需要规划,规划小软件也会经常用到,如下。


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6、结构设计

结构设计中经常用到的软件有CREO、ProE、CAD等。


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7、热仿真及热应力仿真

热仿真设计常用的工具主要有Creo、Sigrity、ADS2016以后版本、SIwave、flotherm、icepack、comsol、 Solidworks等等。


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8、信号完整性仿真

信号完整性仿真工具主要有SIwave,还有sigrity、cadence Allegro SI、ADS ProPI、ADS ProSI、Hyper等。

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