一、概述:
射頻/微波電路是雷達、導航、測控、制導、通信和電子對抗系統的重要組成部分,對系統的性能和可靠性有重要影響。隨著小型化要求和系統指標包括發射功率、接收靈敏度、工作帶寬、通道一致性的不斷提高,對射頻微波有源和無源電路提出了更高的要求,進一步加大了設計難度,主要體現在:
1)、技術指標高,設計調試量大;2)、仿真計算量大,非線性交調與諧波分量增加;
3)、設計參數敏感度提高,對加工精度和參數準確度要求高;
4)、寄生效應突出,影響電路性能;
5)、與天線的協同設計與調試;
6)、發熱和溫升對電路性能的影響。
基于射頻/微波電路的這些特點,想要高效進行射頻/微波電路的設計,需要仿真軟件具備以下功能:
1)、具備強大的非線性電路設計仿真能力,能夠對任意多的諧波分量、多個晶體管、多級電路進行精確仿真,具備仿真整個收發鏈路,包括混頻、濾波、放大、倍頻、振蕩等的能力;2)、能夠導入電路板布線數據和層疊結構,能夠方便地改變電路板材料特性,研究不同電路板材料和布線方式對性能的影響,并與非線性電路結合,仿真電路布線后的性能并進行優化;
3)、具備版圖生成和版圖電磁場仿真能力,能夠仿真結構緊湊的射頻微波電路的版圖效應,提高電路設計與藩鎮的精度;
4)、具備精確、魯棒的三位電磁場仿真設計工具,仿真各類濾波器、功分器、波導等結構;
5)、能夠與我們三維結構電磁場工具進行協同設計仿真,準確有源和無源電路中的三維互連結構對電路性能的影響。
二、ANSYS基于HFSS的射頻/微波電路系統設計仿真平臺
基于射頻/微波電路系統設計所遇到的上述特點與挑戰,ANSYS基于HFSS高頻工具和Designer電路系統設計工具,可以實現從底層器件(有源電路、無源器件)到封裝再到組件/系統完全在同一環境下,動態鏈接協同仿真。
ANSYS基于HFSS的射頻/微波電路系統設計仿真平臺如下圖:
該平臺的應用特點如下:
1)、支持射頻微波無源系統設計;2)、支持高性能固態功率放大器設計;
3)、支持LTCC 模塊設計;
4)、支持微波單片集成電路(MMIC)設計;
5)、支持與天線系統的協同設計。