Преимущества и особенности NI AWR Design Environment 13
Введение
Эти вызовы, обусловленные высокими требованиями по ряду параметров производительности (такими, как рабочая полоса частот, линейность и эффективность), зачастую усложняются давлением системных и рыночных факторов: физических размеров, веса и минимально возможной стоимости устройств. Помимо ряда инженерных задач приходится решать и экономические проблемы, связанные с увеличивающимися затратами на разработку устройств, ограниченностью инженерных ресурсов и скоростью вывода продукта на рынок сбыта.
Чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым к разрабатываемому продукту, и достичь беспрецедентного уровня интеграции и функциональности при постоянно уменьшающихся конструктивных параметрах, разрабатываются и исследуются новые материалы интегральных схем и печатных плат, а также новые модульные технологии (рис. 1).
Рис. 1. Развитие модульных технологий направлено на достижение беспрецедентных уровней интеграции и функционала в условиях непрерывного уменьшения размерных параметров
Для успешного внедрения подобных технологий инженерам необходимы мощные инструменты автоматизированного проектирования, способные точно рассчитать электрические параметры производительности, связанные с физическими характеристиками конструкции, корректно учесть возбуждения от сигналов сложной формы, используемых в системах связи и радиолокации, а также обеспечить непрерывность процессов разработки и последующего изготовления устройства.
Для решения всех этих задач версия 13 программного пакета NI AWR Design Environment предлагает открытую интегрированную платформу для совместного моделирования на системном, схемном и электромагнитном (ЭМ) уровнях, позволяющую работать с такими высокочастотными устройствами, как антенны, усилители, фильтры, смесители, а также пассивные и активные устройства обработки сигнала. Последние нововведения повышают продуктивность разработчика благодаря более мощным и быстрым алгоритмам схемотехнического, системного и ЭМ-анализа, обширным библиотекам моделей и безупречной автоматизации и интеграции процесса проектирования, поддерживающего разработку монолитных и радиочастотных интегральных схем, печатных плат и многокристальных модулей.
Среда проектирования и автоматизации
Разработка для производства
На высоких и сверхвысоких частотах параметры устройств напрямую зависят от физического воплощения компонента. Следовательно, необходимо с невероятной тщательностью подойти к внедрению физических параметров в используемую модель компонента, а также убедиться, что эти параметры полностью и с достаточной точностью соответствуют реальным характеристиками производственного процесса.
NI AWR Design Environment 13 предлагает новые и усовершенствованные возможности по работе с топологией и совместимость со сторонними инструментами автоматизированного проектирования интегральных схем и печатных плат (рис. 2).
Рис. 2. Новый скрипт импорта данных позволяет автоматически перенести данные из сторонних средств проектирования печатных плат в NI AWR Design Environment
Функциональные улучшения коснулись механизмов ввода проектных данных (как на схемотехническом, так на топологическом уровнях), работы с иерархическими данными схем, системных диаграмм и ЭМ-структур, инструментов синтеза, моделирования и оптимизации проекта, а также наборов измерений. В целом изменения нацелены на обеспечение более эффективной разработки проектов, основанных на конкретных технологических процессах, как, например, печатные платы или гибридные схемы, используемые в многокристальных модулях, включающих в себя различные монолитные и радиочастотные интегральные схемы (МИС и РЧИС) в одном корпусе.
Специализированные наборы разработчика PDK (Process Design Kit) содержат файлы библиотеки моделей (символы, параметры компонентов, параметризованные ячейки), данные техпроцесса, модели для симуляций, набор проектных норм для верификации и другие данные. PDK используются производителями для построения готовой к симуляции модели своего устройства на основе данных, доступных в процессе производства. В NI AWR Design Environment 13 были значительно упрощены процесс установки новых PDK и работа с несколькими файлами техпроцесса (LPF), использование которых типично для многокристальных модулей. Помимо этого, в состав PDK теперь можно включить специально настроенные панели инструментов для поддержки специфики маршрутов проектирования лидирующих производителей компонентов.
В многокристальных модулях проектирование и моделирование внекристальных компонентов, включая встроенные пассивные и многослойные межсоединения, зачастую требует включения в расчет некого представления одной или нескольких РЧИС для оценки характеристик целого модуля.
Разработчику необходимо встроить точную модель РЧИС (или наиболее критичных ее частей) в иерархию проекта, учитывающую наличие многослойной подложки. Благодаря усовершенствованному подходу к работе с иерархическими проектами и новому инструменту импорта и экспорта данных OpenAccess (который поддерживает, в частности, импорт/экспорт РЧИС и обозначений из Cadence Virtuoso), разработанные при помощи инструментов Cadence радиочастотные схемы можно запросто моделировать при помощи технологий анализа многокристальных модулей NI AWR Design Environment. Наличие точных моделей РЧИС в иерархии проекта позволяет разработчику сфокусироваться на моделировании и оптимизации характеристик самой многослойной структуры при помощи трехмерного планарного и/или полноценного трехмерного ЭМ-моделирования на основе симуляторов AXIEM и Analyst соответственно или ЭМ-решателей сторонних разработчиков.
ЭМ-моделирование
Встроенные алгоритмы ЭМ-анализа
Встроенные в NI AWR Design Environment симуляторы AXIEM и Analyst рассчитывают электрические структуры на основе геометрии при помощи решения уравнений Максвелла.
AXIEM применяется для анализа таких планарных структур, как линии передачи, спиральные индуктивности, антенны, антенные решетки и системы (рис. 3) и МДМ-конденсаторы, в то время как Analyst предназначен для расчета трехмерных объектов: проволочных и шариковых выводов, подложек конечной толщины, антенн (например, рупорных). Обновления расчетных алгоритмов в версии 13 обеспечивают значительный прирост в скорости работы и точности расчета, а также дополнительные усовершенствования в автоматизации и интеграции процесса проектирования в Microwave Office.
Рис. 3. Расчетная сетка для системы патч-антенн размером 3×3 элемента и полученные в AXIEM диаграммы направленности
Моделирование в новой версии AXIEM на основе итеративного матричного решателя стало значительно быстрее благодаря одновременному расчету нескольких портов. Алгоритм продвинутой развертки по частоте AFS автоматически выбирает набор частот для моделирования, после чего использует результаты расчета для интерполяции S‑параметров.
Как и AXIEM, Analyst обеспечивает практически двукратное сокращение времени моделирования по сравнению с предыдущей версией. Обновления алгоритмов построения сетки увеличивают точность и скорость расчета, при этом доступ к режиму анализа портов Ports only и получение данных о распределении полей, коэффициентах распространения и импедансах портов стал еще проще. Analyst также может моделировать шероховатости поверхностей, что позволяет учесть влияние поверхности на электрические параметры и увеличить точность расчета линий передачи.
Помимо этого, вместе с Analyst 13 новый функционал добавлен и в 3D-редактор, изменения в котором затронули, в частности, функции создания эскизов и управления параметрами сплошных тел, организацию материалов и их параметров в дереве редактора, автоматическое завершение выражений для параметров и переменных, а также группировку и сортировку переменных.
Сторонние решения для ЭМ-анализа
Семейство решений AWR Connected для взаимодействия программного обеспечения NI AWR с решениями сторонних разработчиков было усовершенствовано для еще большей автоматизации передачи данных из NI AWR Design Environment в сторонние инструменты ЭМ-анализа.
Версия 13 AWR Connected, поддерживающая симуляторы ANSYS HFSS, CST и Sonnet, стала более надежной и полностью двунаправленной. После создания топологии в Microwave Office можно выбрать один из поддерживаемых сторонних ЭМ-симуляторов в специальном меню для последующего анализа, после чего набор данных будет автоматически импортирован обратно в Microwave Office для подстройки, оптимизации, статистического анализа и верификации результатов (рис. 4).
Рис. 4. Выбрав один из поддерживаемых сторонних ЭМ симуляторов в специальном меню для последующего анализа, можно будет получить набор данных, который будет автоматически импортирован обратно в Microwave Office для подстройки, оптимизации, статистического анализа и верификации результатов
Схемотехническое/системное моделирование и библиотеки моделей
Метод гармонического баланса
Моделирование методом гармонического баланса — это ключевая технология в анализе нелинейных РЧ/СВЧ-схем с активными компонентами (транзисторами).
Симулятор APLAC — технология NI AWR для моделирования высокочастотных схем — идеально интегрирован в инструменты проектирования схем Microwave Office и Analog Office. APLAC разрабатывался для минимизации времени моделирования и используемой памяти при сохраняющейся надежности и точности расчета. Чтобы обеспечить поддержку анализа нелинейных компонентов систем связи, новая версия APLAC включает гибридную технологию частотно-временного анализа по методу огибающей, позволяющей моделировать схемы с источниками апериодических сигналов (например, модулированных РЧ-сигналов), при этом доступный набор измерений включает в себя расчет напряжения или тока во временной области для конкретной несущей и соответствующий спектр сигнала. В дополнение к новой технологии анализа модулированных сигналов были добавлены новые источники для описания модуляции, в частности, с возможностью ввода IQ-данных модулированного сигнала.
Скорость и надежность движка симулятора переходных процессов (во временной области) APLAC были увеличены за счет нового ядра и усовершенствованного алгоритма шага по времени.
Среди прочих обновлений — новая система контроля ошибок и опция выбора типа расчета: точный, быстрый или оптимальный. Функция нестационарного гармонического баланса (TAHB), используемая для анализа схем цифровых делителей и точных нелинейных измерений фазового шума аналоговых и РЧ-устройств, в версии 13 может быть использована и для анализа осцилляторов путем установки параметра TAHB на один из трех вариантов: Disabled (отключено), Convergence Aid (подбор сходимости) или Initial Guess (начальное приближение).
Для моделирования во временной области необходимо качественно провести экстракцию соответствующих моделей пассивных компонентов, набора S‑параметров и линий передачи. Нововведения версии 13 включают улучшенное соотношение скорость/точность применительно к экстракции S‑параметров и более надежную обработку данных низкого качества.
NI AWR Design Environment версии 13 расширяет поддержку load-pull и source-pull анализа, позволяя разработчикам непосредственно наблюдать за изменениями контуров на диаграмме Смита в зависимости от значений импеданса источника и нагрузки.
Этот уникальный функционал обеспечивает значительное ускорение процесса разработки усилителей с известной моделью транзистора, поскольку прямое изменение импеданса нагрузки или источника сразу отображается на контуре противоположного конца тракта и не требует повторного проведения симуляции, что значительно экономит время за счет отсутствия необходимости в трудоемком итеративном подходе к согласованию нагрузки или источника.
Разработка систем связи
Достижение характеристик, соответствующих требованиям сетей 5 поколения, основано на разработках в нескольких основных направлениях. Во‑первых, это эффективное использование спектра, включающее вариации сигналов с мультиплексированием c ортогональным частотным разделением (OFDM), представленные в LTE R8, и меж- и внтуриполосную агрегацию несущей. Во‑вторых, это повышение эффективности радиопередачи с развитием технологий MIMO (многоканальный вход — многоканальный выход) и методик управления лучом диаграммы направленности. Еще одним направлением является переход в область более высоких частот — выше 6 ГГц и дальше в область миллиметровых волн.
Нововведения NI AWR Design Environment 13 направлены на помощь разработчикам систем и компонентов, сталкивающихся с новыми вызовами при работе над этими задачами.
Интеграция новых сигналов и несущих усложняет задачи, стоящие перед разработчиками усилителей мощности, в числе которых достижение характеристик линейности и эффективности, и обеспечить пропускную способность для покрытия полосы пропускания внутри несущей. Чтобы помочь инженерам с решением этих задач, программный пакет проектирования на системном уровне Visual System Simulator (VSS) получил новый функционал, поддерживающий load-pull анализ активных устройств с цифровой модуляцией (например, мощных транзисторов) для таких параметров систем связи, как коэффициент мощности по соседнему каналу (ACPR), модуль вектора ошибок (EVM) и частота получения ошибочных битов (BER) на основе либо измеренных load-pull данных, либо нелинейной модели, построенной на результатах измерений или моделирования (рис. 5).
Рис. 5. VSS поддерживает load-pull анализ активных устройств с цифровой модуляцией (например, мощных транзисторов) для таких параметров систем связи, как ACPR и EVM
Модели и библиотеки
Моделирование систем и усилителей мощности для проектирования систем связи в VSS обеспечивается новыми библиотеками и функциями, представленными в версии 13.
VSS теперь поддерживает LTE-Advanced (LTE-A) и объединение несущей в одной или разных полосах частот, а также набор перспективных типов модуляции сигналов для сетей 5G: FBMC (мультиплексирование с множеством несущих на основе банка частотных фильтров), GFDM (обобщенный метод частотного дискретного мультиплексирования) и FOFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением и фильтрацией) (рис. 6).
Рис. 6. Новые перспективные сигналы для сетей 5G и поддержка анализа нелинейных схем с цифровой модуляцией и систем связи
Эти технологии используют преимущества высоких скоростей обработки данных для обеспечения высоких скоростей передачи, и поэтому рассматриваются как замена OFDM и SC-FDMA (ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием на одной несущей), предназначавшихся для скачивания и загрузки данных соответственно.
Измрения и результаты
Для обмена и дальнейшего использования данных в последующих симуляциях в новой версии VSS создается текстовый файл нелинейной поведенческой модели, включающий данные о входной и выходной фундаментальных частотах, продуктах интермодуляции (для двухтональных симуляций), гармониках (для однотональных симуляций), S11 и S22, характеристических импедансах входа и выхода, шумовом факторе.
Кроме того, данные, полученные при помощи встроенного в VSS РЧ-анализатора RF Inspector могут быть экспортированы в файл формата .xml.
Еще одна новая возможность версии 13 — построение данных измерений в режиме реального времени даже до завершения моделирования, что позволяет разработчикам получить предварительное представление о результатах и дает возможность подстроить параметры проекта или симуляции для максимальной оптимизации процесса проектирования.
Чтобы помочь пользователям извлечь как можно больше полезной информации из полученных результатов, в версии 13 предложены два новых типа маркеров: маркеры автопоиска и маркеры смещения. Маркеры автопоиска автоматически определяют заданные пользователем элементы (например, глобальный максимум графика) и перемещаются по оси Х, чтобы оставаться на найденном элементе даже после обновления графика, вызванного подстройкой или оптимизацией какого-либо параметра проекта. Маркеры смещения поддерживают постоянным заданное смещение по осям Х и Y относительно другого маркера на графике.
Помимо этого, к маркерам теперь можно добавлять заметки и примечания в формате RTF для упрощения комментирования и документации результатов.
Оптимизация и синтез
Версия 13 представляет новые возможности для ускорения запуска проекта благодаря новым скриптам синтеза таких устройств, как преобразователи, делители мощности, смесители и сумматоры, на основе набора задаваемых пользователем начальных спецификаций. Оптимизация проектирования была улучшена за счет использования новых генетических алгоритмов, основанных на перемешивании и отборе данных для быстрого и надежного анализа большого числа случайно распределенных по проектному пространству точек. Такой подход приводит к более эффективному поиску проектных возможностей и оптимальных решений.
Итоги
NI AWR Design Environment 13 предлагает новые и усовершенствованные решения в области автоматизации проектирования и моделирования передовых устройств современной высокочастотной электроники, в том числе телекоммуникационного, аэрокосмического и оборонного назначения.
Несмотря на то, что стремительный рост требований к компонентам для подобных применений ставит сложные задачи перед разработчиками полупроводниковых интегральных схем, печатных плат и многокристальных модулей, программное обеспечение NI AWR предлагает мощные инструменты автоматизации маршрута проектирования, обеспечивающие высокую скорость и точность моделирования на схемотехническом, системном и электромагнитном уровнях, позволяя производителям устройств и системным интеграторам легко справиться с вызовами рынка РЧ/СВЧ-устройств относительно параметров производительности устройств, их размера, стоимости и скорости вывода проекта на рынок.
Чтобы узнать больше о NI AWR Design Environment 13, посетите awrcorp.com/whats-new, где вы сможете ознакомиться с документацией, раскрывающей подробности каждого из более чем ста нововведений и улучшений последней версии.
Дополнительные материалы по программному обеспечению AWR [EDA Expert]
Дополнительные материалы по программному обеспечению AWR
Тепловой анализ жизненно важен для мощных СВЧ МИС, многокристальных модулей и печатных плат РЧ-изделий
Статья посвящена анализу тепловых режимов в мощных СВЧ-микросхемах. Поскольку обеспечивать охлаждение электронных устройств зачастую очень сложно, материал представляет практический интерес для специалистов.
Опасения по поводу нагрева усилителя мощности, а также рабочих температур не новы, поскольку они касаются надежности и характеристик транзисторов. Однако инженеры-проектировщики РЧ-изделий должны расширять сферу управления тепловыми режимами до уровня корпуса МИС, печатной платы и окружающей среды. Усилители мощности РЧ/СВЧ (УМ; PA — power amplifier) рассеивают часть потребляемой электроэнергии в виде тепла, что приводит к повышению рабочей температуры, которое способно распространяться от одного каскада МИС по всей плотной интегральной РЧ-системе целиком. Повышенные температуры приводят к ухудшению характеристик РЧ-электроники как в данный момент, так и в долгосрочной перспективе.
Читать полностью
Chip, Package, and Board Beamforming Solutions
HFE 2022’2
RF front-end architectures grow more complex with each generation of communication systems.
To accommodate these architectures, more densification and miniaturization is taking place with electronic systems implemented through innovations in system-in-package (SiP) design.
5G data rates exceeding 1GB/s will be supported by the available bandwidth in the millimeter-wave (mmWave) spectrum and use of beam steering phased array antennas and multiple communication chains, which can range from eight to 64 elements in a typical system. A reference design (shown in Figure 1) has been developed to demonstrate how Cadence® software tools, inclusive of the AWR Design Environment® platform, support the development of such a system, from the 5G antenna array on a PCB through the package-on-package design and complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) receiver IC.
Читать полностью
GaN МИС малошумящего усилителя Х-диапазона
Целью данной работы является проектирование монолитно-интегральной схемы (МИС) малошумящего усилителя (МШУ) X-диапазона (7-12 ГГц) на основе технологии нитрид-галлиевого (GaN) транзистора с повышенной подвижностью электронов (HEMT) с шириной ножки Т-образного затвора в 100 нм на кремниевой (Si) полуизолирующей подложке французской компании OMMIC. Усилитель основан на транзисторах с общим истоком с последовательной отрицательной обратной связью (ООС) в виде высокоомного отрезка линии передач, а также с параллельной ООС для согласования коэффициента шума и коэффициента усиления по мощности (КПМ) в соответствии с методикой совмещенного согласования. Ключевыми характеристиками МШУ являются коэффициент шума и коэффициент усиления. В данной статье было принято решение о проектировании МШУ, который должен иметь хороший запас с точки зрения входной и выходной мощности. В результате чего была выбрана GaN технология, которая обладает большим, по сравнению с иными технологиями, коэффициентом шума, но позволяет отказаться от ограничителя мощности на входе, который в значительной степени повышает общий коэффициент шума. В результате разработки и применения метода совмещенного согласования была разработана МИС МШУ со следующими характеристиками: коэффициент шума менее 1.6 дБ, мало-сигнальное усиление более 20 дБ, возвратные потери менее -13 дБ и выходная мощность более 19 дБмВт с компрессией КПМ на 1 дБ в диапазоне от 7 до 12 ГГц в габаритах 2х1.
Читать полностью
Увеличение мощности высокоэффективных усилителей СВЧ инверсного класса F
Мьо Мин Тхант, В. А. Романюк, СОЭЛ 2021’4
Проведено сравнение схем двухканальных сумматоров мощностей с синфазными, противофазными и квадратурными каналами. Схемы усилителей с суммированием мощностей созданы на основе однотактного усилителя СВЧ инверсного класса F, на GaN-транзисторе структуры HEMT частоты 4 ГГц, с КПД 88% и выходной мощностью 13 дБм. Отмечены достоинства и недостатки различных усилителей с суммированием мощности по эффективности, уровню шума, величине высших гармоник в спектре выходной мощности, согласованием с источником колебаний.
Читать полностью
Разработка блока малошумящего широкополосного усилителя СВЧ
СВЧ-электроника 2021’2
В статье рассматривается практическая реализация блока широкополосного малошумящего СВЧ-усилителя, работающего в диапазоне частот 30 МГц — 10 ГГц с коэффициентом шума не более 2 дБ и коэффициентами усиления 25 дБ в диапазоне до 2 ГГц и 20 дБ в диапазоне 2–10 ГГц, в программе AWR.
Большинство приборов, не имеющих встроенного усилителя, не могут регистрировать слабые сигналы, так как их уровень ниже фонового уровня устройства. Поэтому именно МШУ является одним из ключевых элементов приемно-передающего тракта и позволяет принимать и обрабатывать низкоуровневые сигналы без существенного изменения отношения сигнал/шум.
Читать полностью
Компьютерное моделирование для оценки безусловной устойчивости трехкаскадного СВЧ-усилителя мощности
СВЧ-электроника 2021’2
Используя передовое программное обеспечение, по результатам моделирования автор разработал и испытал трехступенчатый усилитель мощности микроволнового диапазона, причем практическая проверка прототипа показала довольно точное совпадение его реальных характеристик с результатами моделирования и устойчивость усилителя к самовозбуждению. Предлагаемая статья представляет собой исследование, посвященное столь важной проблеме, как определение критерия абсолютной устойчивости усилителя мощности миллиметрового диапазона, выполненного в виде гибридной интегральной схемы.
Современное программное обеспечение для автоматизации проектирования радиоэлектронной аппаратуры (electronic design automation, EDA) предоставляет инженерам, специализирующимся в высокочастотной области, чрезвычайно мощные инструменты, которые могут выполнять задачи проектирования различных микроволновых схем, начиная с общих электрических схем и схем на подложках и заканчивая измерениями и тестированием завершенного изделия. Однако разработка усилителей мощности миллиметрового диапазона — это крайне сложный процесс, который предусматривает решение определенного круга задач. В статье особое внимание уделяется использованию программного обеспечения EDA для выполнения одного из нескольких доступных методов моделирования и анализа безусловной устойчивости усилителя. Параллельно рассмотрены основные этапы его разработки, которые необходимо выполнить для того, чтобы конечный продукт соответствовал целям и требованиям проекта.
Читать полностью
Развитие системы подготовки кадров для новой российской СВЧ-электроники
СВЧ-электроника 2021’1
Для активного развития и всестороннего внедрения прогрессивных методов проектирования и производства твердотельной СВЧ ЭКБ, основанных на стандартных технологиях и поддерживающих принцип сквозного проектирования радиоэлектронной аппаратуры, в отрасли сейчас совершенно недостаточно специалистов, способных эти принципы развивать.
Опыт показывает, что значительная часть разработчиков привыкла «считать схемы» по старинке, а те, кто владеет современным инструментарием — «самоучки», получившие опыт на зарубежных foundry-сервисах.
Твердотельная СВЧ-электроника является достаточно специфической областью микроэлектроники, сочетающей более простые (с точки зрения проектных норм, количества уровней металлизации и т. д.) и в меньшей степени масштабируемые технологические решения, с более сложной физикой работы приборов. Для активного развития и всестороннего внедрения прогрессивных методов проектирования и производства твердотельной СВЧ ЭКБ, основанных на стандартных технологиях и поддерживающих принцип сквозного проектирования радиоэлектронной аппаратуры, необходимы не только финансовые ресурсы, но и существенная ревизия системы профессиональной подготовки специалистов, способных перестроить сложившуюся парадигму разработки и эффективно в сжатые сроки отвечать на возникающие перед отраслью вызовы.
Читать полностью
Cadence AWR Design Environment Version 16 Enables Integration of Heterogenous Technologies
MWJ 2021 ‘7
5G wireless systems and connected devices are proliferating across every imaginable industry, driving technology leaders to capitalize on market opportunities for RF-enabled products defined and differentiated by performance, size and cost.
Traditionally, custom or proprietary integrated circuit (IC) designs leveraging the latest advanced technology node have been the path forward to realize differentiation, but today’s complex designs are moving beyond the chip.
RF and mixed-signal engineering efforts have embraced not only diverse semiconductor processes but advanced cross-fabric packaging and system-in-package (SiP) and package-in-package (PiP) technologies, as well as 3D ICs implemented using advanced interconnect technologies. Successful products require every possible component interaction which might influence the overall performance of the final product be considered at the system level throughout the design, analysis and signoff phases of development. All electrical factors affecting the outcome—micro and macroscopic—must be considered.
Читать полностью
5G NR Design for eMBB
Enhanced mobile broadband (eMBB) extends the current mobile experience with high data throughput on the order of more than 10Gbps, high system capacity on the order of more than 1000X that of LTE, and a 3-4x improvement in spectral efficiency over 4G.
Читать полностью
RF/Microwave EDA Software Design Flow Considerations for PA MMIC Design
HFE 2021’5
The evolution of integrated circuit (IC) technology demands that designers in this field adapt to ever-changing manufacturing techniques driven by performance, cost, benefit, and risk considerations. Today’s PA designers working in solid-state technologies must navigate a plethora of available processes, including GaAs, gallium nitride (GaN) and silicon carbide (SiC) PHEMT, radio-frequency complementary metal-oxide semiconductor (RF CMOS), and GaAs or silicon germanium (SiGe) heterojunction bipolar transistor (HBT), to name just a few.
Similarly, different design challenges demand different amplifier classes and/or topologies like Class AB, Darlington multi-transistor configuration, switch-mode PAs, and digital predistortion. Moving from one technology to another implies that certain skills and knowledge are transportable and transferable. The most basic of these skills is the effective use of electronic design automation (EDA) tools for designing the MMIC itself. More specifically, it is a strategy, design flow, or guidelines for how to begin with requirements and a process design kit (PDK) and arrive at a point where the more complicated requirements can be tackled.
In this white paper, a gallium arsenide (GaAs) pseudomorphic high-electron mobility transistor (pHEMT) power amplifier (PA) design approach is examined from a systems perspective. It highlights the design flow and its essential features for most PA design projects by illustrating a simple Class A GaAs pHEMT monolithic microwave IC (MMIC) PA design using Cadence® AWR® Microwave Office® circuit design software.
The paper begins with the concepts of design closure and then describes parametric design as key concepts to understanding each step of the PA design process.
Читать полностью
Multiband Active Antenna Tuner for Cellular IoT Applications
David Vye, HFE 2021’3
With the release of each new generation of wireless technology since the introduction of the portable phone in the early 1980s, mobile communications have progressed exponentially. Each generation has launched new services and business opportunities, leading up to what is being referred to as the “third wave” of communications. The evolution made possible through 5G and future 6G technology will support even more new services for industry and society, well into the 2030s and beyond (Figure 1). This white paper discusses related design challenges and solutions for developing a multiband active antenna tuner for cellular internet of things (IoT) massive machine-type communications (mMTC) applications.
Читать полностью
Предварительный усилитель мощности Х–диапазона частот для передатчика на основе ЛБВ
Павел Компаков и др., СВЧ электроника 2020’3
Рассмотрены основные этапы разработки предварительного твердотельного усилителя мощности Х-диапазона частот с коэффициентом усиления 23 дБ для выходного передатчика на основе мощной спиральной лампы бегущей волны. В настоящее время передатчики Х-диапазона частот на основе мощной лампы бегущей волны (ЛБВ) достаточно широко распространены в системах навигации, радиолокации и связи [1–3]. Основными элементами такого передатчика являются предварительный твердотельный усилитель (ТТУ) и основной усилитель — ЛБВ. Структурная схема передатчика Х-диапазона частот представлена на рис. 1. Сигнал заданной частоты поступает с генератора сигналов в предварительный усилитель, где происходит его усиление до уровня, необходимого для работы ЛБВ. Затем лампой бегущей волны сигнал подается на вход передающей антенны.
Источник питания обеспечивает подачу напряжений накала катода, коллектора, анода и замедляющей системы ЛБВ. Модулятор обеспечивает импульсный режим работы выходного усилителя мощности.
Читать полностью
Преимущества электромагнитного анализа в проектировании усилителя мощности К-диапазона для систем навигации
Дэвид Вай, Янг Томас, СВЧ-электроника 2019’4
Представлено описание методики проектирования широкополосного двухтактного усилителя мощности больших сигналов на компонентной базе GaN с выходной мощностью более 10 Вт для высокопроизводительных устройств детектирования нелинейных переходов, которая позволяет на практике достичь оптимальной сходимости теоретической модели, а также повысить КПД усилителя мощности при сохранении линейной характеристики усиления.
Читать полностью
Проектирование широкополосного «Push-Pull» усилителя на базе GaN для устройств детектирования нелинейных переходов
СВЧ-электроника 2019’4
Представлено описание методики проектирования широкополосного двухтактного усилителя мощности больших сигналов на компонентной базе GaN с выходной мощностью более 10 Вт для высокопроизводительных устройств детектирования нелинейных переходов, которая позволяет на практике достичь оптимальной сходимости теоретической модели, а также повысить КПД усилителя мощности при сохранении линейной характеристики усиления.
Читать полностью
Цикл уроков для начинающих пользователей Microwave Office
Книга «Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office
Дмитриев Е.Е., Основы моделирования в Microwave Office 2009 (на примерах)
Дмитриев Е.Е., Проектирование фильтров в Microwave Office 2009 с помощью iFilter
Дмитриев Е.Е., Новое в версии Microwave Office 2008
Дмитриев Е.Е., Основы моделирования в Microwave Office 2007 (на примерах)
Дмитриев Е.Е., Экспорт топологии из Microwave Office 2007 в DXF файлы
Дмитриев Е.Е., Совместное использование Microwave Office 2007 и IE3D
Дмитриев Е.Е., Проектрирование микрополосковых фильтров СВЧ с помощью Nuhertz Filter
Дмитриев Е.Е., Microwave Office 2002. Переменные и уравнения
Дмитриев Е.Е., Основы моделирования в Microwave Office 2002
Дмитриев Е.Е., Microwave Office 2002. X-модели неоднородностей
«Особенности технологии проектирования и производства LTCC модулей» из журнала Производство Электроники: Технологии, Оборудование, Материалы (Январь 2008)
«Технология экстракции паразитных параметров для моделирования межсоединений» из журнала EDA Expert #14 (Октябрь 2007)
«AWR Microwave Office 2006, курс на интеграцию» из журнала EDA Expert #12 (Апрель 2006)
Статья из журнала CHIP NEWS (декабрь 1998 г.
) о проблемах нелинейного анализа при моделировании СВЧ устройств
Статья из журнала CHIP NEWS (март 2000 г.) об использовании метода рядов Вольтерра при моделировании схем
Электромагнитное моделирование СВЧ систем, PC WEEK 34 1998
Design of a K-Band MMIC PA for Satcom Applications
David Vye, Thomas Young. HFE 2020’6
K/Ka-band (26.5-40 GHz) satellite communications (satcom) systems are popular for global broadband services, offering universal access to faster data rates due to the higher bandwidths available in this frequency spectrum. These systems are enabled through high-power amplifiers (HPAs) in next-generation, satellite-based, RF frontend components. Originally part of the European Space Agency (ESA) Advanced Research in Telecommunications Systems (ARTES) program, Arralis Ltd. in Limerick, Ireland, has developed the Leonis chipset to meet the growing demand for lower cost K/Ka-band satellite communications (satcom) equipment.
This article describes the design of the Leonis chipset using the Cadence AWR Design Environment® platform. The chipset includes in-phase quadrature (I/Q) and subharmonic mixers, upconverter and downconverter core chips, switches, phase shifters, low-noise amplifiers (LNAs), and PAs. Within this chipset is the company’s LE-Ka1330308, a high-power monolithic microwave integrated circuit (MMIC) amplifier. Arralis has successfully demonstrated transceiver architectures for both uplink and downlink communications.
Читать полностью
Интеллектуальная система проектирования AWR Design Environment V15 от компании Cadence
Девид Вай, СВЧ-электроника 2020’2
Статья затрагивает исторические аспекты, лежащие в основе моделирования в области высоких и сверхвысоких частот, и знакомит с основными особенностями последней версии AWR Design Environment®, Version 15 (V15), выпущенной компанией Cadence. Публикация представлена в виде авторского перевода материалов компании [1–3] с примерами и рядом поясняющих дополнений.
Читать полностью
Разработка MMIC для приложений спутниковой связи, работающих в K-диапазоне частот
Дэвид Вай, СВЧ-электроника 2020’2
В статье описываются параметры микросхем линейки Leonis, их моделирование и анализ при помощи среды Cadence AWR Design Environment. Линейка включает синфазные квадратурные и субгармонические смесители, микросхемы для повышающих и понижающих преобразователей, переключатели, фазовращатели, малошумящие усилители (LNA) и многое другое.
Читать полностью
8‑канальный приёмопередающ ий модуль Х-диапазона с первичной цифровой обработкой сигнала
Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. Выпуск 1 (248) 2018
В статье представлены результаты проектирования и изготовления 8‑канального приёмопередающе-
го модуля (ППМ), предназначенного для работы в составе перспективных радиолокационных станций
(РЛС) с активной фазированной антенной решёткой (АФАР). Рабочий диапазон частот ППМ ΔF = 9.
2‑10.4
ГГц. Выходная мощность передающего канала Рвых = 10 Вт. Коэффициент шума приёмного канала Кш
не более 3,5 дБ. В модуле реализована первичная цифровая обработка принимаемого сигнала.
Читать полностью
Проектирование LTCC-приемопередатчика Х-диапазона с антенной решеткой в NI AWR Design Environment
Хаддад Бенни, СВЧ-электроника 2019’2
В статье пошагово рассмотрен процесс проектирования приемопередающего модуля с антенной решеткой 2?2 элемента (рис. 1), работающего в диапазоне 8–12 ГГц при помощи САПР NI AWR Design Environment и уникальных программных решений, входящих в его состав, включающих полноценную ко-симуляцию на системном и схемном уровнях, поддержку нескольких техпроцессов в одном проекте, возможность синтеза антенных устройств и моделирования антенных решеток.
С ростом сложности современных систем связи, радиолокации или составных элементов «Интернета вещей» повышаются и требования к тем инструментам, которые используются для их создания, включая системы автоматизированного проектирования и моделирования.
Чтобы получить готовое к производству устройство или компонент разрабатываемой системы, необходимы программные средства, способные обеспечить поддержку каждого из этапов создания продукта — от эскизного проектирования на системном уровне до проведения электромагнитного моделирования и верификации реализованных элементов и узлов тракта в условиях воздействия реальных модулированных сигналов. Важным требованием к САПР является тесная интеграция данных проекта, ускоряющая процессы работы и, как следствие, сроки выхода продукта на рынок благодаря оптимизации времени и усилий инженера при создании сложных проектов. Лучшим примером такой САПР служит NI AWR Design Environment, предоставляющая пользователям единую платформу для работы на системном, схемотехническом и электромагнитном уровнях с бесшовным переносом данных между модулями программного обеспечения и обширными возможностями по синтезу, оптимизации и моделированию проектируемых компонентов, устройств и систем.
Читать полностью
Optimizing Wireless Connectivity with Embedded Antennas
Anguera, A.
Andujar, J.L. Leiva, C. Puente, R. Arribas, Y. Cobo
By 2025, 25 billion IoT devices and connections are expected to become deployed globally.1 From those, 5 billion units are expected to be cellular IoT. Cellular IoT, in all its variants (NB-IoT, LTE-Cat-M1, LTE, Cat-M2, 5G, …) provide the fastest path to develop an IoT system globally, taking advantage of the ubiquitous deployment of mobile cellular networks. From asset tracking devices, to smart meters, smart city sensors and health monitor systems and alarms, cellular IoT infrastructure provides the reach to make sure every device is connected when needed and wherever it is needed.2-6
The deployment of those 5 billion cellular IoT devices is estimated to be at a rate of 25% CAGR, and on average, that means about 1 billion cellular IoT devices added every year to the networks. Such a huge growth on the demand puts a significant pressure on electronic and RF engineers all over the world, that need to develop compact, reliable devices in a fast way and at a low cost.
To develop a reliable and at the same time compact cellular IoT device, the antenna is a key component. Because every bit of information, every bunch of sensor data is delivered through it. In many instances, just sticking out a conventional external monopole or dipole antenna is not an option as wearables, trackers and many other applications cannot afford to feature a protruding element out of the device that can be unintentionally broken or even become subject to vandalism.
Читать полностью
A Direct-Conversion Digital Beamforming Array Receiver with 800 MHz Channel Bandwidth at 28 GHz using Xilinx RF SoC
This paper discusses early results associated with
a fully-digital direct-conversion array receiver at 28 GHz. The
proposed receiver makes use of commercial off-the-shelf (COTS)
electronics, including the receiver chain. The design consists of
a custom 28 GHz patch antenna sub-array providing gain in
the elevation plane, with azimuthal plane beamforming provided
by real-time digital signal processing (DSP) algorithms running
on a Xilinx Radio Frequency System on Chip (RF SoC).
The
proposed array receiver employs element-wise fully-digital array
processing that supports ADC sample rates up to 2 GS/second
and up to 1 GHz of operating bandwidth per antenna. The RF
mixed-signal data conversion circuits and DSP algorithms operate
on a single-chip RF SoC solution installed on the Xilinx ZCU1275
prototyping platform.
Читать полностью
Проектирование понижающего преобразователя с помощью программного обеспечения AWR
Дэвид Вай, Малколм Эдвардс и Энди Уоллес, Электронные компоненты 2020’5
РЧ/СВЧ-модули, часто именуемые «гибридными», объединяют в себе функциональные блоки для передачи или приема радиосигналов. Эти гибридные схемы сочетают в едином корпусе разные технологии, включая монолитные интегральные схемы СВЧ-диапазона (СВЧ МИС) и радиочастотного диапазона (РЧ ИС), дискретные полевые транзисторы (ПТ), а также пассивные устройства на керамических или стеклотекстолитовых подложках с печатными проводниками и распределенными компонентами.
РЧ-модули позволяют разрабатывать экономически эффективные радиокомпоненты для мало- и среднесерийного производства путем интеграции технологий. Это особенно актуально для контрольно-испытательного и измерительного оборудования в авиакосмической
и оборонной промышленностях.
Читать полностью
Проектирование диплексера, дуплексера, триплексера и N-плексера
Джефф Калер, Электронные компоненты 2020’3
Проектирование диплексеров, дуплексеров, триплексеров и их многоканальных вариаций (N-плексеров) может осуществляться с учетом схемотехнических и топологических требований, выполнение которых может оказаться не только сложным и трудоемким, но и зачастую невозможным из-за взаимоисключающих положений. Особенно острыми противоречия становятся на высоких частотах от 100 МГц и выше, когда паразитные эффекты подложки и межсоединений существенно ухудшают параметры устройства. Данные эффекты необходимо устранить при оптимизации конструкции, сделав это по возможности без значительных затрат времени и усилий.
В статье рассматривается эффективный процесс проектирования на основе комбинации программных решений Nuhertz Technologies для разработки фильтров (FS), библиотеки моделей компонентов Modelithics RF, среды проектирования AWR Design Environment и, в особенности,– ПО Microwave Office для проектирования схемных решений.
Читать полностью
Автоматизация процесса электромагнитной верификации сложных печатных плат в NI AWR Design Environment
В статье рассматривается пример импорта файла печатной платы в NI AWR Design Environment при помощи обновлённых модулей импорта и настройки параметров для верификации проекта методами электромагнитного (ЭМ) анализа. Новый функционал и повышенный уровень автоматизации процесса позволяют разработчикам выделить наиболее важные области и цепи сложных многослойных плат и провести ЭМ-верификацию со значительно меньшими затратами времени и расчётных ресурсов.
Требования к сложным многослойным печатным платам, находящим применение в коммерческих и оборонных
системах нового поколения, частично
сводятся к необходимости в интеграции высокоскоростных линий данных
и высокочастотных цепей.
Подобная интеграция может негативно сказаться на параметрах системы по причине нежелательного взаимодействия между областями платы и других паразитных эффектов в
сигнальных цепях. В таких условиях
одну из самых важных ролей играет
электромагнитный анализ сложных
печатных плат и их наиболее важных областей, позволяющий учесть
и смягчить нежелательные эффекты
и получить требуемые характеристики системы.
Специально для этих целей в новой
версии NI AWR Design Environment
был обновлён мастер импорта печатных плат, позволяющий упростить и
ускорить процессы ЭМ-верификации
сложных плат, созданных в профильных средах проектирования.
Читать полностью
Проектирование усилителя Догерти на основе GaN HEMT для систем связи нового поколения
Дэвид Вай, Джеймс Вонг, Андрей Гребенников, Наоки Ватанабе, Эйдзи Мочида, СоЭЛ 2019’2
В статье рассматривается проект инвертированной конструкции
многодиапазонного усилителя Догерти, выполненный в NI AWR
Design Environment (Microwave Office) на основе широкополосных
транзисторов GaN HEMT диапазона 1,8–2,7 ГГц.
Ряд конструкторских
решений обеспечивает возможность работы усилителя с несколькими
стандартами передачи данных, сохраняя при этом высокие значения
КПД и выходной мощности.
Для систем связи 4-го и 5-го поколений требуются усилители мощности
(УМ), обладающие высокой эффективностью в широком частотном диапазоне и совместимые с различными
стандартами. В таких системах ввиду
увеличенной рабочей полосы и больших объёмов передаваемых данных
одним из ключевых параметров сигнала является отношение пикового уровня к среднему (peak-to-average ratio,
PAPR), которое характеризует мгновенные отклонения уровня передаваемой мощности от среднего значения.
В связи с этим в усилителе важно обеспечить высокое значение КПД не только при максимальном уровне выходной
мощности, но и при меньших значениях – обычно при 6 дБ до максимума –
во всей рабочей полосе.
В данной статье описывается инновационный проект усилителя Догерти на основе 200 Вт нитридных HEMTтранзисторов, обеспечивающего средний КПД до 50–60% с выходной мощностью до 100 Вт и позволяющего значительно уменьшить размеры, стоимость и уровень потребляемой мощности передатчика.
Авторы проекта использовали программное обеспечение NI AWR Design
Environment и, в частности, его модуль
схемотехнического проектирования
Microwave Office
Читать полностью
Обзор нововведений NI AWR Design Environment V14
Линден Дерек, Современная Электроника 2018’8
Новейший релиз NI AWR Design Environment 14 нацелен на оптимизацию всех этапов проектирования РЧ/СВЧ-устройств и ускорение циклов разработки благодаря мощным инструментам синтеза цепей, улучшенной автоматизации процесса проектирования печатных плат и модулей, обновлённой организации измерений и данных, алгоритмам генерации моделей фазированных антенных решёток (ФАР) и тестовым схемам новых стандартов передачи данных.
Развитие технологий нового поколения, включая системы 5G, устройства Интернета вещей и различные автомобильные датчики на основе радаров, по-прежнему является ключевым фактором, определяющим всё более строгие требования к характеристикам устройств, их физическим размерам и себестоимости компонентов.
Перед разработчиками ставится широкий спектр задач, в том числе по созданию более продвинутых антенн и компонентов приёмных трактов, адаптации проектов к новым технологиям и материалам, повышению интеграции устройств и поиску инновационных решений в архитектуре и топологии проектируемых систем.
Читать полностью
Проект трехмерной решетчатой антенны: от эскиза к реализации
Линден Дерек, СВЧ-электроника 2019’1
Развитие технологий связи нового поколения, включая сети 5G, «Интернет вещей» и «умные» системы автомобилей, требует появления более продвинутых антенн и компонентов, что, в свою очередь, заставляет инженеров создавать новые проекты с учетом появляющихся технологий, материалов. Кроме того, существует необходимость в высокой интеграции устройств, как следствие, это означает поиск нестандартных решений для поставленных задач. В данной статье мы расскажем об уникальном проекте антенны, созданном благодаря инструментам синтеза и оптимизации, встроенным в программное обеспечение NI AWR.
Читать полностью
Алгоритмы синтеза для автоматизации проектирования согласующих цепей в NI AWR Design Environment
Дэвид Вай, СВЧ-электроника 2019’1
Современные САПР должны обеспечивать интуитивный ввод данных (в том числе и на основе схем), нелинейное моделирование, возможность отображения результатов, генерацию топологии на основе созданных схем и поддержку электромагнитного (ЭМ) анализа для моделирования и верификации топологии. NI AWR Design Environment является примером такой САПР. Также в статье будет описан новый мастер-модуль программного пакета NI AWR Design Environment, позволяющий синтезировать цепи согласования импеданса.
Сокращение времени разработки современных устройств и систем требует наличия программных инструментов, автоматизирующих и упрощающих все этапы проектирования — от генерации начального эскиза на основе технического задания и спецификаций до оптимизации параметров, создания топологии и итоговой верификации перед передачей в производство и тестированием первых прототипов. Современные САПР должны обеспечивать интуитивный ввод данных (в том числе и на основе схем), нелинейное моделирование, возможность отображения результатов, генерацию топологии на основе созданных схем и поддержку электромагнитного (ЭМ) анализа для моделирования и верификации топологии. Алгоритмы синтеза должны упрощать описанный процесс проектирования благодаря использованию данных, имеющихся или легко получаемых в рамках рабочего проекта, и генерации согласующих цепей в виде схем, готовых для дальнейшего анализа.
NI AWR Design Environment является примером такой САПР: уникальная единая модель данных проекта и доступность всех схем, документов и симуляторов в едином окне позволяет добиться беспрецедентной интеграции и оптимизации времени, требуемого для получения готового к производству проекта на основе имеющегося технического задания. Помимо этого, в статье будет описан новый мастер-модуль программного пакета NI AWR Design Environment, позволяющий синтезировать цепи согласования импеданса, находящих применение во многих областях проектирования высокочастотных устройств.
Читать полностью
Об одной методике проектирования проектирования топологии ВЧ МЭМС-ключа
Нано- и микросистемная техника, 2018’12
В настоящее время в коммутационных высокочастотных (ВЧ) устройствах все чаще используют
переключатели, выполненные по технологии микроэлектромеханических
систем (МЭМС). Это связано, в первую очередь, с высоколинейными характеристиками
переключателей в широком диапазоне частот. МЭМС-устройства имеют хороший
уровнь изоляции (> 30 дБ) и низкие вносимые потери
(<0,15 дБ) по сравнению с современными полупроводниковыми
устройствами. Фазовращатели, матрицы переключателей, приемники и секции
передатчика — вот ряд устройств, в которых успешно используют МЭМС-переключатели. В этой связи задача создания методики проектирования ВЧ МЭМС является чрезвычайно актуальной. Как и любой коммутатор, МЭМС-переключатель
имеет два стабильных состояния: «on» и «off». Переключение между этими состояниями может бьть достигнуто за счет движения мембраны (или в некоторыхтипах МЭМС-переключателей — кантилевера), перемещающейся с использованием целого ряда механизмов срабатывания: электростатического, пьезоэлектрического, электротермического и электромагнитного. Установлено, что вследствие низкого потребления энергии, малой площади электрода и относительно короткого времени переключеимя электростатический тип является наиболее привлекательным [1]. Методику проектирования топологии ВЧ МЭМС- ключа можно представить в виде последовательности взаимосвязанных этапов.
Читать полностью
Автоматизация проектирования фазированных антенных решеток в NI AWR Design Environment
Дэвид Вай, СВЧ-электроника 2018’3
В статье рассмотрены основы действия ФАР и наиболее важные факторы, которые необходимо учитывать при разработке антенных систем нового поколения, а также представлены инновационные технологии и методы моделирования и проектирования данных систем.
Фазированная антенная решетка (ФАР) — это антенна, состоящая из нескольких отдельных излучающих элементов, каждый из которых возбуждается высокочастотным сигналом, контролируемым при помощи фазовращателей таким образом, чтобы радиоизлучение от отдельных антенн суммировалось и увеличивалось в выбранном направлении, а в нежелательных направлениях — подавлялось.
По сравнению со всенаправленными антеннами, ФАР имеют такие преимущества, как более высокая направленность и скорость управления лучом (перемещение может быть осуществлено за несколько миллисекунд) и возможность излучения нескольких лучей одновременно. С точки зрения применения в радиолокации ФАР обеспечивают управление видом диаграммы направленности и формирования луча, включая адаптивное подавление интерференции, лучший динамический диапазон и внутриполосную линейность, более низкие фазовые шумы и высокую точность угловых измерений.
В совокупности преимущества ФАР позволяют находить новые сферы применения — это, например, системы связи 5G и «умные» системы автомобилей, для которых в настоящее время перспективной считается область миллиметровых волн (рис. 1). Как и в системах аэрокосмического и оборонного назначения, ФАР коммерческих систем должны отвечать строгим требованиям по эффективности и надежности, даже при работе в жестких и неблагоприятных условиях. Отличие же от военно-аэрокосмических применений состоит в необходимости массового производства и учета экономической рентабельности проекта.
Читать полностью
Преимущества применения точных нелинейных моделей при проектировании усилителей мощности в NI AWR Design Environment
Тед Лонгшор, Ларри Данливи, СОЭЛ 2018’7
В статье описываются преимущества, которые получает разработчик при использовании точных нелинейных моделей. Применение нелинейных моделей и мощных средств проектирования NI AWR Design Environment позволяет создать реально работающий усилитель мощности всего за одну итерацию.
Читать полностью
Проектирование широкополосного усилителя мощности радиочастотного диапазона на основе GaN при помощи NI AWR Design Environment
Браннинг Джек, Рэйт Радж, СВЧ-Э 2018’2
В этой статье описывается проектирование усилителя
с использованием среды NI AWR Design Environment
и метода предварительного измерения входных
и выходных согласующих цепей до включения усилителя
в цепь. Кроме того, рассматриваются способы решения
типичных проблем проектирования УМ, позволяющие
лучше предсказать конечный результат и получить его
с первой попытки.
Читать полностью
Синтез антенн MIMO для компактных устройств в AntSyn
В статье рассказывается о возможностях программного обеспечения
AntSyn от NI AWR для моделирования антенн MIMO. На практических
примерах показано, как можно достичь высоких показателей,
необходимых для современных систем Интернета вещей и мобильной
связи 5-го поколения.
Ключевыми элементами систем связи 5-го поколения (5G) и Интернета
вещей (IoT) являются специализированные антенны, имеющие улучшенные характеристики, меньшие стоимость и габариты.
За счёт использования нескольких антенн технология MIMO (многоканальный вход – многоканальный
выход) позволяет обеспечить лучшую
производительность и стабильность
беспроводных устройств. Однако данная технология требует не только хорошего качества отдельных антенн, но и
высокого коэффициента развязки между ними. Развязку можно обеспечить
пространственным разнесением элементов, но такое решение приводит к
увеличению размеров устройства и/
или потребует использования дополнительных внешних антенн. Для создания развязки применяются дроссели,
согласующие цепи и другие способы,
каждый из которых обладает собственными преимуществами и недостатками.
Оптимизация антенн «вручную»
для получения требуемых характеристик устройства (рабочая полоса,
КПД антенны, согласование импеданса и т.д.) – весьма трудоёмкий процесс,
требующий множества итераций моделирования и серьёзного опыта проектирования
Читать полностью
Проектирование приёмника оборонного назначения на основе SiGe в диапазоне 25-45 ГГц
СВЧ-электроника 2018’1
Для проектирования интегральных схем требуются специальные библиотеки компонентов и техпроцессов от производителя, но для реализации сложных проектов необходимые дополнительные модели. В статье на практическом примере рассматривается решение, которое позволило создать недостающие структуры в виде параметризованных ячеек PCell с помощью системы проектирования Analog Office. Все пассивные компоненты схемы моделиравались как отдельные структуры с помощью ЭМ-симулятора AXIEM.
Читать полностью
Электромагнитное моделирование на основе мультитехнологий. Проектирование модуля с антенной решеткой
Владимир Рентюк, Джон Данн, СВЧ-электроника 2018’2
Вниманию читателей предлагается статья, которая исследует проблемы, связанные с мультитехнологическими модулями для высокочастотных и микроволновых приложений, то есть модулей, выполненных с использованием нескольких совершенно разных в физическом смысле технологий. В частности, подняты вопросы электромагнитного моделирования таких устройств, и даны ответы, поясняющие, как программное обеспечение для проектирования может одновременно и решать проблемы на уровне схемотехники данных устройств, и исследовать поведение сопутствующих выбранной конструкции устройства электромагнитных полей. В статье также рассматриваются проблемы моделирования активной сканирующей антенной решетки, включающего несколько разных методов симуляции, начиная от использования параметризованных трехмерных ячеек (3D cells) и заканчивая применением трехмерной электромагнитной экстракцией (EM extraction).
Читать полностью
Проектирование МШУ S-диапазона с большим коэффициентом усиления в среде NI AWR DE
Кирилл Петров, СОЭЛ 2018’3
Практически в любой современной БКА (бортовой космической аппаратуре) присутствует приёмная часть с низким коэффициентом шума. Нередки случаи, когда необходим приёмник с большим коэффициентом усиления. Создание приёмных устройств с большим коэффициентом усиления и одновременно низким коэффициентом шума является комплексной задачей, связанной с рядом технических особенностей. В качестве основной проблемы можно выделить возможность самовозбуждения как отдельных нелинейных элементов устройства, так и всего изделия. Данная статья посвящена обзору возможностей анализа устойчивости нелинейных устройств, доступных в программном продукте Microwave Office среды NI AWR Design Environment.
Читать полностью
Моделирование ключевых элементов беспроводных систем
Джоэл Киршман, СОЭЛ 2018’4
Залогом успешной разработки современных систем мобильной,
спутниковой связи и радиолокации в настоящее время становится
качественная оценка параметров элементов этих систем
на самых ранних этапах проектирования. Данная статья посвящена
преимуществам использования специализированного программного
обеспечения для точной оценки ключевых параметров элементов
беспроводных систем.
Читать полностью
Разработка GaAs mHEMT МИС МШУ Ku-диапазона частот на основе технологического процесса компании OMMIC
Алексей Кондратенко, СОЭЛ 2018’3
В статье представлены результаты разработки двух монолитных интегральных схем Ku-диапазона: малошумящего усилителя с интегрированным полосно-пропускающим фильтром, предназначенного для применения в приёмном тракте системы спутниковой связи, а также малошумящего усилителя широкого применения.
Читать полностью
Проектирование автомобильных радаров и антенных систем в NI AWR Design Environment
Милтон Лиен, Дэвид Вай, СОЭЛ 2018’2
Последние достижения в области разработки систем помощи водителю (ADAS, Advanced Driver Assistance Systems) позволяют значительно улучшить функциональность и доступность автомобилей, способных предупреждать водителя об опасностях и оказывать ему содействие в сложных дорожных ситуациях. В основе таких систем, как правило, лежат технологии радиолокации в диапазоне 76–81 ГГц. Данная статья посвящена рассмотрению задач и проблем, решаемых при разработке радиолокационных систем и антенных устройств миллиметрового (КВЧ) диапазона для умных транспортных средств следующего поколения.
Читать полностью
Работать с российскими инженерами – одно удовольствие!
СОЭЛ 2018’1
AWR Corporation – ведущий разработчик инструментов для проектирования РЧ- и СВЧ-систем. Наш собеседник, директор по продажам в регионе ЕМЕА компании AWR Табиш Хан (Tabish Khan), рассказал о компании, её программных продуктах и их конкурентных преимуществах, о присутствии на российском рынке и перспективах развития сотрудничества в ближайшем будущем.
Читать полностью
Оптимизация конструкции «кофейного» радара при помощи NI AWR Design Environment
Джим Кэрролл, Джент Папаристо, СОЭЛ 2017’9
Интересная идея создания радара из кофейных банок и доступных комплектующих получила новое развитие благодаря использованию современных программных средств от National Instruments. В статье рассказывается о том, как можно оптимизировать и значительно удешевить данный проект.
Читать полностью
Проектирование малошумящего усилителя на 10 ГГц
Винсент Гриджис, СОЭЛ 2017’7
При разработке малошумящих высокочастотных усилителей необходимо правильно учитывать различные факторы, влияющие на работу устройства. В статье описывается комплексный подход к процессу разработки и моделирования малошумящего усилителя при помощи современных программных средств.
Читать полностью
САПР AWR: сравнение результатов моделирования с экспериментом. Алгоритмы обработки данных
Сергей Никулин, Алексей Торгованов, СОЭЛ 2017’6
Целью данной статьи является ознакомление с основами интеграции NI AWR Design Environment с измерительной аппаратурой Rohde&Schwarz и написание собственных алгоритмов обработки данных. Представленные алгоритмы позволяют расширить и без того богатые возможности программного обеспечения, тем самым адаптируя его к специфическим задачам. В итоге получается существенно сократить издержки на цикл разработки и ускорить выпуск готовой продукции.
Читать полностью
Методы электромагнитного моделирования в разработке радиочастотных интегральных схем
Джон Данн, Владимир Литун, СОЭЛ 2017’3
Современные технологии проектирования радиочастотных интегральных схем (RFIC), реализованные в программном комплексе NI AWR Design Environment, предоставляют разработчикам широкий выбор разнообразных инструментов для проведения схемотехнического и электромагнитного анализа структуры, в том числе с учётом технологических особенностей производства, корпусирования, выполнения электрических контактов, а также использования компонентов поверхностного монтажа. Данная статья посвящена обзору доступных в программных продуктах NI AWR вычислительных методов для моделирования различных по функциональному назначению частей RFIC-структур, в том числе в рамках стандартного процесса разработки RFIC в Cadence.
Читать полностью
Декомпозиция решения с использованием различных методов электродинамического анализа при проектировании составных СВЧ-систем
Владимир Литун, Роман Семерня, КиТ 2017’5
В статье на практическом примере показаны возможности современных систем автоматизированного проектирования микроволновых узлов и систем по декомпозиции решения составных частей модели средствами наиболее подходящих вычислительных методов. Продемонстрированы качественные преимущества применения разных модулей NI AWR DE, а именно — AXIEM и Analyst, для декомпозиции плоско-слоистых узлов и структур с произвольной геометрией в рамках одной системы, с последующим объединением результатов на схемно-блочном уровне.
Читать полностью
Преимущества и особенности NI AWR Design Environment 13 при разработке высокочастотных интегральных схем, печатных плат и многокристальных модулей
Дэвид Вай, СВЧ-Э 2017’2
Появление беспроводных устройств следующего поколения, развитие инфраструктуры сетей LTE-A/5G, необходимость в новых электронных системах аэрокосмического и оборонного назначения — все эти факторы ставят новые вызовы перед традиционными методами разработки радиочастотных (РЧ) и сверхвысокочастотных (СВЧ) устройств. Эти вызовы, обусловленные высокими требованиями по ряду параметров производительности (такими, как рабочая полоса частот, линейность и эффективность), зачастую усложняются давлением системных и рыночных факторов: физических размеров, веса и минимально возможной стоимости устройств. Помимо ряда инженерных задач приходится решать и экономические проблемы, связанные с увеличивающимися затратами на разработку устройств, ограниченностью инженерных ресурсов и скоростью вывода продукта на рынок сбыта
Читать полностью
Проектирование АФАР нового поколения средствами платформы NI AWR Design Environment
Джент Папаристо, СВЧ-Э 2017’1
В последнее время основной целью разработки пассивных и активных фазированных антенных решеток (АФАР) становится их применение в радарных системах спутников и беспилотных летательных аппаратов. Соблюдение технических и размерных требований к этим системам напрямую зависит от развивающихся технологий систем автоматизированного проектирования (САПР), предоставляющих инженерам возможность работы с системной архитектурой, спецификациями компонентов, топологией отдельных элементов и верификацией до появления прототипов. В данной статье рассматриваются тенденции развития таких технологий, представлены несколько примеров использования инструментов САПР для разработки ФАР и АФАР нового поколения.
Читать полностью
AWR Design Environment: От концепции системы до электромагнитного 3D-анализа
ЭНТБ 2016’1
Разработчикам радиочастотных и СВЧ-систем хорошо известны программные средства от AWR, в частности, пакет Microwave Office, который обеспечивает сквозной цикл проектирования монолитных интегральных схем, одно- и многокристальных модулей, печатных плат и сборок. В 2011 году компания AWR вошла в состав National Instruments, что обеспечило создание единой платформы разработки, прототипирования и тестирования СВЧустройств. Результатом объединения ресурсов двух компаний стало сокращение времени разработки СВЧ-системы и повышение ее качества. О новых возможностях инструментов проектирования AWR Design Environment и перспективах работы компании NI на российском рынке рассказал директор по продажам NI в регионе EMEA Табиш Хан.
Читать полностью
Методы электромагнитного моделирования в разработке радиочастотных интегральных схем
Джон Данн, Владимир Литун, СОЭЛ 2017’3
Современные технологии проектирования радиочастотных
интегральных схем (RFIC), реализованные в программном комплексе
NI AWR Design Environment, предоставляют разработчикам широкий
выбор разнообразных инструментов для проведения схемотехнического
и электромагнитного анализа структуры, в том числе с учётом
технологических особенностей производства, корпусирования,
выполнения электрических контактов, а также использования
компонентов поверхностного монтажа. Данная статья посвящена обзору
доступных в программных продуктах NI AWR вычислительных методов
для моделирования различных по функциональному назначению частей
RFIC-структур, в том числе в рамках стандартного процесса разработки
RFIC в Cadence.
Читать полностью
AntSyn – технология синтеза и оптимизации антенных устройств. Эволюция разработки антенн
Дерек Линден, СОЭЛ 2016’7
Высокий спрос на беспроводные сети, превышающий предложение
на рынке труда инженеров-разработчиков антенн, привёл к появлению
альтернативного подхода.
Рост потребности в беспроводных
сетях тесно связан с созданием интегрированных антенных систем, обеспечивающих оптимальную производительность, стоимость и размеры.
Оптимизация таких характеристик,
как согласование импеданса, коэффициент усиления, КПД излучения антенны и рабочей полосы пропускания –
очень трудоёмкий процесс, требующий
многократного повторения симуляций
и хороших профессиональных знаний.
В ходе исследований в области применения эволюционных алгоритмов
(ЭА) – программных методов изучения проектных параметров и автоматического нахождения оптимальных
конструкций антенны – были предложены средства ускорения процесса проектирования. ЭА подтверждают
свою эффективность при создании
конструкций антенн с более высокой
производительностью по сравнению с
антеннами, разработанными стандартными методами.
Читать полностью
Проектирование и моделирование широкополосного усилителя мощности на нитрид-галлиевом транзисторе
Иван Бошнаков, Малколм Эдвардс, Ларри Данливи, Изабелла Дельгадо, СОЭЛ 2017’1
В данной статье описывается методика проектирования и моделирования широкополосного усилителя мощности (УМ) с использованием технологий анализа нагрузочной линии, согласования нагрузки (load-pull) и синтезирования реальной частоты. В качестве примера рассматривается разработка усилителя класса F на основе нитрид-галлиевого 30-ваттного транзистора с высокой подвижностью электронов (HEMT) модели T2G6003028-FL производства Qorvo.
Читать полностью
Проектирование, оптимизация и изготовления сверхширокополосного приёмника
Цациатори, СОЭЛ 2016’4
В данной статье представлено описание процесса схемотехнического
проектирования нового ВЧ-устройства и разработки топологии
печатной платы для изготовления сверхширокополосного приёмника. Внимательное отношение к конструированию и к деталям разводки
платы позволили создать прототип, соответствующий требованиям
заказчика без необходимости его доработок.
Читать полностью
Оптимизация перехода от коаксиального коннектора в микрополосковую линию
Якко Янтенен, СОЭЛ 2016’2
В данной статье представлен процесс оптимизации перехода от коаксиального коннектора в микрополосковую линию с помощью AWR Analyst – 3D симулятора, в основе работы которого лежит метод конечных элементов.
Читать полностью
Автоматизация процесса проектирования антенн и устройств СВЧ в современных программных комплексах электродинамического моделирования Часть 3. Полосно-пропускающий СВЧ-фильтр на сосредоточенных элементах
Андрей Пластиков, СОЭЛ 2012’6
В статье описан процесс создания сценария, осуществляющего автоматизированное построение полосно-пропускающего СВЧ-фильтра на сосредоточенных элементах в среде Microwave Office. В сценарий, написанный на языке Visual Basic, введено диалоговое окно интерфейса пользователя.
Читать полностью
AXIEM pioneers the future of EM technology now enables EM to be part of the overall design flow decision-making process
Microwave Ensineering Europe, 2007’10
Competition to attract consumers in
the wireless communications market
is driving incredible innovation in the
design of feature-rich devices in compact
packages. Geometries are shrinking and circuit
densities are increasing, while at the same time
application frequency and bandwidth grows.
In order to reduce size and weight, and to
improve the cost-effectiveness of the module,
it has become necessary to migrate to fully
integrated monolithic microwave integrated
circuits (MMICs) that include RF functions.
As a result, designers’ tools and flows are
being pushed harder and harder, forcing highfrequency
electromagnetic (EM) technology to
move above and beyond where it is today.
Читать полностью
Проектирование свч монолитных интегральных устройств на основе преобразования моделей элементов
2007
В настоящий период во всем мире наблюдается исключительно быстрое разви- тие радиоэлектронных средств в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ). Это обусловлено, прежде всего, возрастающими потребностями общества в передаче, приеме и обработке информации. СВЧ радиоэлектронные системы (РЭС) используются в таких областях, как связь, радиовещание, телевидение, радиолокация, телеметрия, телеуправление, измерительная техника и др. В последнее время резкое увеличение количества разрабатываемых в мире радиоэлектронных изделий СВЧ диапазона связано с широким развитием таких сфер применения радиоэлектроники, как космическая, спутниковая, персональная и сотовая связь, телекоммуникации, беспроводные системы передачи данных и т.д.
Современные СВЧ РЭС создаются на основе новых поколений приборов и устройств на твердом теле. СВЧ полупроводниковые устройства (ППУ) выполняют
функции генерации и усиления колебаний, формирования и обработки сигналов. К
ним относятся, в частности, СВЧ автогенераторы, малошумящие и мощные усилители, смесители и умножители частоты, управляющие устройства (управляемые аттенюаторы, фазовращатели, переключатели, модуляторы и манипуляторы), активные
фильтры, конвертеры импеданса и др.
Особенностью современного этапа развития СВЧ РЭС является все более широкое внедрение монолитных интегральных схем (МИС), ведущее к появлению качественно новых систем. Это связано с тем, что, помимо улучшения основных технических параметров РЭС, таких, как точность и дальность действия, пропускная и разрешающая способности, применение СВЧ МИС позволяет кардинально снизить массу и габариты, повысить надежность и КПД, уменьшить стоимость при серийном производстве и т.д.
В США, Японии и развитых европейских странах рядом фирм разработаны
технологии изготовления СВЧ МИС на GaAs подложке, а также средства их автоматизированного проектирования. В России монолитные технологии еще находятся в
стадии становления. Между тем, при отсутствии таких технологий принципиально
невозможно создавать современные радиоэлектронные системы гражданского и военного назначения с высокими качественными характеристиками.
Читать полностью
AWR Design Environment – ПСБ Софт, Россия
Перейти к содержанию
Адрес электронной почты
Пароль
Фамилия Имя Отчество Компания/университет Адрес электронной почты Номер телефона Пароль Повторите парольПоля обязательные для заполнения
Я согласен с условиями обработки персональных данных Please leave this field empty. Адрес электронной почты Please leave this field empty.Список тегов:AWR
Фамилия Имя Отчество Компания/университет Адрес электронной почты Номер телефона ПродуктПоля обязательные для заполнения
Я согласен с условиями обработки персональных данных Please leave this field empty.AWR Design Environment — открытая интегрированная система автоматизированного проектирования и моделирования высокочастотных систем и устройств.
В пакет входят:
Скачать Datasheet
Бесплатная пробная версия
- Microwave Office – Схемотехническое и топологическое проектирование РЧ/СВЧ компонентов
- Visual System Simulator – Разработка систем связи и радиолокации, системное моделирование
- AXIEM – 3D планарный ЭМ анализ
- Analyst – 3D ЭМ анализ (метод конечных элементов)
Отдельно можно купить
- Microwave Office – Проектирование РЧ/СВЧ компонентов
- Visual System Simulator – Разработка систем связи и радиолокации
Дополнительные опции:
- Synthesis Wizards
- Radar & 5G Libraries
AWR Design Environment предлагает открытую интегрированную платформу для совместного моделирования на системном, схемном и электромагнитном уровнях, что позволяет значительно ускорить процесс разработки высокопроизводительных радиочастотных устройств.
Система предоставляет инженерам мощные инструменты автоматизированного проектирования, способные:
- точно рассчитать электрические параметры производительности, связанные с физическими характеристиками конструкции
- корректно учесть возбуждения от сигналов сложной формы, используемых в системах связи и радиолокации
- обеспечить непрерывность процессов разработки и последующего изготовления устройства.
Cтоимость лицензий AWR Design Environment / Microwave Office
Вы можете купить требуемую конфигурацию продуктов и опций, оптимальным образом подходящих для решения именно ваших задач. Цена определяется индивидуально, в зависимости от выбранного набора программных продуктов. Чтобы подобрать нужную конфигурацию AWR Design Environment, если вы хотите получить демо-версию или приобрести лицензии для коммерческого использования, пришлите нам заявку по e-mail.
Опциональные продукты:
- AWR Connected
- iFilter
- iMatch
- RDR
- RFP
- TestWave
- W5G
Открытая интегрированная платформа для разработки РЧ\СВЧ устройств
Преимущества
Интеграция
Доступность широкого ряда мощных инструментов для создания электрических схем, топологии и последующего схемотехнического, системного и электромагнитного моделирования обеспечивает продуктивную разработку высокочастотных устройств на каждом из этапов проектирования: от ранних эскизов и оценок производительности до верификации и передачи на производство.
Интуитивность
Программное обеспечение разработано профессионалами, обладающими фундаментальными знаниями и глубоким пониманием процессов создания РЧ/СВЧ устройств. Таким образом, детально проработанная среда проектирования может помочь существенно упростить даже самые сложные задачи, в том числе за счёт сокращения необходимости в ручном вводе параметров проекта и обработке данных.
Открытость платформы
Автоматизация маршрута проектирования и совместимость с инструментами проектирования сторонних разработчиков позволяет добиться отсутствия лишних преград на пути к реализации Вашего проекта и получить отличный результат с первой попытки. Открытость платформы позволяет разработчику создавать собственные скрипты для более глубокой автоматизации процесса и более эффективного использования всего функционала программного обеспечения.
Для получения демо-лицензии или коммерческого предложения направьте нам письмо по электронной почте.
Описание AWR Design EnvironmentСкачать
«Проектирование приемопередатчика» Интервью с Т. Хано
Visual System Simulator
Visual System Simulator™ (VSS) — модуль системного проектирования, используется для разработки современных проводных и беспроводных коммуникационных систем, включая устройства сетей 5G, LTE, WiMAX, и WLAN 802.11a/b/g, а также системы радиолокации и спутниковой связи. VSS обеспечивает разработку системных архитектур и подбор оптимальных спецификаций для каждой конкретной составляющей системы. Наличие библиотеки компонентов с описанными характеристиками позволяет ускорить построение системной архетиктуры…
Microwave Office
Разработка СВЧ
Новогодняя акция на продукты Cadence
Подробнее
Новогодние скидки на CAM350 и BluePrint-PCB 2021!
Подробнее
AWR Microwave Office — Интервью
Рассказывает директор по продажам AWR в регионе EMEA Табиш Хан (Tabish Khan)
Разработчикам радиочастотных и СВЧ-систем хорошо известны программные средства от AWR, в частности, пакет Microwave Office, который обеспечивает сквозной цикл проектирования монолитных интегральных схем, одно- и многокристальных модулей, печатных плат и сборок. В 2011 году компания AWR вошла в состав National Instruments**, что обеспечило создание единой платформы разработки, прототипирования и тестирования СВЧ-устройств. Результатом объединения ресурсов двух компаний стало сокращение времени разработки СВЧ-системы и повышение ее качества. О новых возможностях инструментов проектирования AWR Design Environment и перспективах работы компании NI на российском рынке рассказал директор по продажам NI в регионе EMEA Табиш Хан.
** В 2020 году компания AWR была приобретена компанией Cadence Design Systems, и САПР AWR Design Environment вошла в линейку продуктов, предлагаемых Cadence для разработчиков печатных плат, микросборок, систем в корпусе и интегральных микросхем.
Господин Хан, среда проектирования AWR Design Environment завоевала широкую популярность у российских разработчиков СВЧ-систем. Какие новые решения реализованы в последних версиях ПО?
Ключевой особенностью среды проектирования AWR Design Environment является единая объектно-ориентированная модель данных, которая позволяет синхронизировать работу над проектом без использования промежуточных трансляторов. Доступ ко всем данным проекта, начиная с создания концепции системы и заканчивая физической реализацией, обеспечивается в рамках единой платформы. На системном уровне моделирование трактов передачи и обработки сигналов радиочастотных систем выполняется в пакете Visual System Simulator (VSS), а на физическом уровне – в Microwave Office.
Платформа Microwave Office обладает полным набором инструментов, необходимых для успешного выполнения всех этапов проектирования: от ввода схемы до моделирования, оптимизации, разработки топологии, экстракции паразитных параметров и верификации. Благодаря открытой архитектуре Microwave Office также обеспечивает возможность интеграции продуктов сторонних компаний.
Следует отметить, что текущая версия Microwave Office предусматривает полноценный электромагнитный 3D-анализ на основе метода конечных элементов (finite element method – FEM). Это решение, получившее название Analyst, полностью интегрировано в среду разработки AWR Design Environment, что позволяет любому пользователю без труда освоить данный программный инструмент и обеспечивает мгновенный переход от схемной реализации СВЧ-системы к электромагнитному 3D-анализу и верификации. Объединение процессов создания схемы и электромагнитного 3D-анализа в общей рабочей среде высвобождает время, которое инженер может потратить на проектирование, оптимизацию и настройку разрабатываемого изделия.
В программном инструменте Analyst реализована также возможность генерирования электромагнитных структур непосредственно из принципиальных схем. Кроме того, Analyst оснащен встроенным редактором топологий электромагнитных структур.
В последней версии Microwave Office усовершенствованы библиотеки элементов для проектирования СВЧ-систем. Мы провели большую работу с заказчиками по изучению типов элементов, которые наиболее часто используют разработчики СВЧ-компонентов в проектах. На основе выполненных исследований был введен целый ряд новых структур, для которых можно выполнять электромагнитный 3D-анализ.
Кроме того, мы расширили функционал симулятора VSS, в частности, появилась возможность генерирования моделирующих сигналов произвольной формы.
Какие новые возможности для пользователей ваших программных продуктов появились после объединения AWR и NI?
Необходимость создания прототипов радиочастотных систем в сжатые сроки, а также усложнение их архитектуры требуют более тесной интеграции между этапами разработки и тестирования опытных образцов. Гораздо эффективнее моделировать систему, используя для этого полученные результаты испытаний. Во-первых, уменьшается количество итераций при проектировании и моделировании, во-вторых, снижается объем вычислений и, в-третьих, сокращается время, необходимое для создания радиочастотных устройств.
Результатом многолетнего сотрудничества с компанией National Instruments стала разработка программных интерфейсов между ПО AWR и оборудованием, выпускаемым NI. Благодаря этому появилась возможность совместного применения наших программных средств с генераторами и анализаторами сигналов, построенных на платформе PXI. Был создан двунаправленный интерфейс между программными инструментами AWR и графической средой проектирования LabVIEW. Теперь из Microwave Office можно управлять программами, созданными в LabVIEW, и, наоборот, LabVIEW-программы могут совместно работать с инструментами пакета Microwave Office.
Таким образом, в результате взаимодействия средств моделирования и проектирования AWR с аппаратно-программной платформой National Instruments повышается эффективность разработки СВЧ-систем. В частности, инженерам стало проще решать задачу создания сигналов произвольной формы для LabVIEW-программ, они могут обрабатывать данные измерений, полученные с помощью этих программ, и анализировать их в интегрированной среде AWR. У разработчиков появилась возможность исполнять код LabVIEW-программ непосредственно из AWR Design Environment.
Возможность взаимодействия с графической средой LabVIEW дает дополнительные преимущества инженерам, разрабатывающим сложные радиочастотные системы. Они могут легко интегрировать VHDL-код или код, созданный для ПЛИС, в проект, который моделируется в симуляторе Visual System Simulator (VSS). Например, если в радиочастотной системе имеются входной тракт приемника и блок обработки сигналов на основе DSP-процессора или ПЛИС, то разработчик может моделировать входной РЧ-тракт в VSS, а блок обработки сигнала проектировать в LabVIEW. Созданные в LabVIEW алгоритмы обработки данных можно просто ввести в VSS-диаграммы и моделировать систему в целом. Это позволяет упростить и ускорить создание прототипов радиочастотных систем.
Насколько нам известно, российская компания «Микран» использует инструменты AWR в своих разработках. Расскажите о сотрудничестве NI с этой компанией.
Компания «Микран» занимается разработкой СВЧ монолитных ИС на основе GaAs и в течение ряда лет использует Microwave Office для проектирования изделий. НПФ «Микран» – современное инновационное предприятие с сильной командой специалистов, обладающих опытом разработки и производства изделий СВЧ-электроники.
Проектирование многофункциональных СВЧ МИС, таких как преобразователи частоты и модуляторы, – сложная задача. Важно, чтобы средства разработки включали в себя надежные и проверенные модели, учитывающие технологические особенности производства GaAs-схем, и давали возможность выполнять различные типы анализа схем. Из-за большой стоимости производства МИС цена ошибки, допущенной на этапе их разработки, очень высока. Поэтому для компании «Микран» важно, чтобы разработанная схема работала правильно и обеспечивала требуемые характеристики после первого прогона. Интегрированная среда AWR Design Environment, обеспечивающая полноценное электромагнитное моделирование системы, позволяет получить хорошие результаты уже на первых образцах МИС.
Компания «Микран» выбрала AWR Design Environment, поскольку эта среда разработки, сочетающая инструменты линейного и нелинейного моделирования, отличается простотой использования и доступностью моделей. Особенно полезным свойством Microwave Office является автоматическое обновление топологического представления схемы в редакторе топологии в соответствии с изменениями в схеме и наоборот. Для специалистов «Микран» не менее важно наличие встроенных в AWR Design Environment функций расчета абсолютной и среднеквадратичной погрешностей амплитуды и фазы.
Кроме того, Microwave Office позволяет компании «Микран» разрабатывать библиотеки элементов (Process Design Kit – PDK) на основе моделей, учитывающих особенности собственного производства. Библиотеки элементов для Microwave Office специалисты компании «Микран» проектируют с помощью комплекта разработки ПО Software Development Kit (SDK) и мастера моделей Model Wizard. Эти программные средства позволяют создавать модели и топологии элементов любого уровня сложности.
Какие тенденции развития российского рынка средств проектирования AWR можно отметить? Как вы оцениваете перспективы сотрудничества компании NI с российскими предприятиями?
В последнее время все больше российских компаний вкладывают средства в развитие собственного производства и все в меньшей степени ориентируются на зарубежное производство. Безусловно, это хорошая тенденция. Компании инвестируют в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы на своих предприятиях и шире применяют в разработках современные программные средства, в частности, среду проектирования AWR Design Environment.
NI тесно взаимодействует со многими российскими предприятиями. Например, специалисты этих компаний разрабатывают модели для программных средств AWR Design Environment. Мы видим хорошие перспективы для такого сотрудничества.
Большое спасибо за интервью!
С Т. Ханом беседовал И.Шахнович
Электроника НТБ. Выпуск #1/2016
Если вы хотите запросить демо-лицензию, или если вы желаете приобрести AWR Microwave Office или другие продукты, направьте нам письмо по электронной почте.
AWR Microwave Office — процесс проектирования приемопередатчика
В данной статье пошагово рассматривается процесс проектирования приёмопередающего модуля с антенной решёткой 2х2 элемента (рис.1), работающего в диапазоне 8-12 ГГц, при помощи САПР NI AWR Design Environment и уникальных программных решений, входящих в его состав, включающих полноценную ко-симуляцию на системном и схемном уровнях, поддержку нескольких техпроцессов в одном проекте, возможность синтеза антенных устройств и моделирование антенных решёток.
Структура процесса проектирования
Рассматриваемый нами пример начинается с системного уровня проектирования при помощи модуля системного проектирования Visual System Simulator (VSS), на котором определяются ключевые характеристики проектируемого приёмопередатчика, после чего уже на схемном уровне в модуле Microwave Office задаются схемотехнические и топологические параметры отдельных компонентов устройства. Электромагнитный (ЭМ) анализ и оптимизация выполняются с помощью ЭМ симуляторов AXIEM и Analyst. Антенная решётка для модуля создаётся в инструменте синтеза и оптимизации антенных устройств AntSyn; мастеры синтеза пассивных компонентов также используются для автоматического создания некоторых элементов модуля. Итоговым этапом проекта становится верификация полученного приёмопередатчика на системном уровне.
Шаг 1: Системное проектирование в Visual System Simulator (VSS)
На рисунке 3 представлена системная диаграмма приёмопередатчика, созданная на основе тестовой схемы в VSS. В левой и правой частях диаграммы находятся блоки-источники передаваемых и принимаемых гармонических сигналов соответственно, при этом сам приёмопередающий модуль добавлен в виде подсхемы и расположен в центре. На рисунке 4 показана структурная диаграмма подсхемы приёмопередатчика, собранной из поведенческих блоков VSS: фильтров, усилителей и переключателей.
Для каскадного анализа полученной системы был использован инструмент RF Budget (RFB), позволяющий получать данные о значениях коэффициента усиления, коэффициента шума, IP3 и других метрик в каждой точке моделируемых трактов. Модуль RF Inspector (RFI) позволяет моделировать системы в частотной области и проводить анализ спуров в режиме передачи (рис. 5) и приёма (рис.6), а также находить источники определённых паразитных компонентов спектра.
Шаг 2: Создание печатной платы и LTCC модуля в Microwave Office
Печатная плата создаваемого приёмопередатчика состоит из 2 слоёв; на ней располагается LTCC модуль с монолитной интегральной схемой (МИС) усилителя мощности. Встроенный в NI AWR Design Environment автоматический создатель библиотек техпроцессов (PDK) помог сгенерировать блоки описания слоёв STACKUP, а инструмент интеллектуальной трассировки iNet был использован для создания топологических чертежей, ячеек и других блоков описания материалов подложек.
PDK для керамического модуля может быть создана так же, как и библиотека техпроцесса печатной платы (рис.7). Создание двух отдельных библиотек для разных техпроцессов в одном проекте позволяет использовать возможности САПР по мультитехнологическому проектированию и моделированию в рамках единого процесса проектирования. Единожды подготовив необходимые библиотеки (рис.8), создать топологии печатной платы, LTCC модуля или их комбинации становится гораздо проще.
Шаг 3: Синтез антенны при помощи AntSyn
Следующим этапом процесса является проектирование антенн. Решётка 2х2 элемента была создана при помощи инструмента ЭМ-синтеза и оптимизации AntSyn. В качестве входных данных AntSyn использует спецификации антенны и типы её возможной конструкции, после чего эволюционные алгоритмы находят оптимальные решения автоматически (рис.9).
На основе заданных параметров антенной решётки AntSyn синтезировал оптимизированную конструкцию антенны, отвечающую указанной спецификации, которая была экспортирована напрямую для дальнейшего анализа в планарный ЭМ симулятор AXIEM (рис.10).
После импорта конструкции из AntSyn в AXIEM металлические слои ЭМ структуры антенны были картированы, и был запущен электромагнитный анализ структуры для верификации результатов и построения диаграммы направленности (рис. 11).
Шаг 4: Импорт МИС усилителя мощности и МШУ
Поддержка мультитехнологических проектов позволяет использовать различные техпроцессы в рамках одного проекта. Помимо ранее добавленных библиотек печатной платы и низкотемпературной керамики, NI AWR Design Environment позволяет импортировать файл МИС (интегральной схемы) с определениями всех параметров техпроцесса, включая разделы глобальных параметров, схему, топологию МИС, линейные и нелинейные модели (рис.12).
Импортированная модель МИС усилителя мощности была добавлена к топологии проекта, а при помощи инструмента iNets были добавлены проволочные перемычки, межслойные переходы и линии смещения (рис.13).
Шаг 5: Проектирование сигнального тракта
Для проектирования и моделирования сигнального тракта с двойными проволочными переходами между МИС и керамической подложкой был использован симулятор Analyst. Будучи полноценным 3D ЭМ симулятором, Analyst позволяет одновременно работать с несколькими объектами, созданных по различным техпроцессам, в данном примере – с арсенид-галлиевой площадкой МИС, керамической площадкой платы и моделью проволочного соединения.
Вместо того, чтобы проектировать МИС с нуля, было принято решение импортировать сторонние библиотечные компоненты, такие как предусилитель, фазовращатель и аттенюатор. На основе этих компонентов была сгенерирована топологическая ячейка, синхронизованная со схемой (рис.14).
Для создания полосопропускающего полоскового фильтра был применён мастер синтеза фильтров iFilter (рис.15). Синтезированная конструкция встречно-гребенчатого фильтра была встроена в модель, оптимизирована в Microwave Office, затем промоделирована и оптимизирована при помощи планарного ЭМ симулятора AXIEM (рис.16). После оптимизации фильтр был заново встроен в общую модель.
Шаг 6: Завершение схемы
После того, как элементы синтезированы, спроектированы или импортированы, все они, включая фильтр, МИС усилителя мощности, модели от производителей компонентов и модели переходов от МИС к плате, собираются на одной схеме (рис.17). Для этой схемы генерируются 2D и 3D виды топологии.
Для оптимизации перехода от микрополосковых линий LTCC к полоскам на печатной плате также был использован ЭМ симулятор AXIEM (рис.18).
Шаг 7: Импорт МШУ для приёмного тракта
Так же, как и для МИС усилителя мощности, модель малошумящего усилителя была импортирована из другого проекта с добавлением проволочных переходов и схем смещения. На рисунке 19 показана схема, топология и 3D представление импортированной модели.
Аналогичным образом были импортированы компоненты приёмного тракта, предоставляемые их производителями (рис.20). Итоговый вид собранного на одной схеме приёмного тракта представлен на рисунке 21.
Шаг 8: Сборка приёмопередающего модуля
Проектируемый приёмопередающий модуль построен на принципе временного разделения приёма и передачи, для воплощения которого была добавлена модель переключателя (в виде файла S3P и топологической ячейки) от производителя. На рисунке 22 показана схема, топология и проволочные выводы переключателя.
Приёмный и передающий тракты собираются на одной плате с добавлением всех необходимых перемычек и заземлений, которые могут быть созданы как на схеме, так и на топологическом чертеже платы (рис. 23).
По завершении этого этапа происходит итоговая сборка модели приёмопередатчика, включающая добавление последних оставшихся пассивных компонентов, таких как делитель мощности, который можно синтезировать при помощи встроенного мастера (рис.24).
Шаг 9: Электромагнитная оптимизация согласующей цепи антенны
На этом этапе выполняется согласование синтезированной ранее антенны напрямую к усилителю мощности. Для решения задачи согласования можно использовать параметрические схемные элементы ёмкостей или индуктивностей для оптимизации в симуляторах AXIEM или Analyst. К примеру, для прямоугольной катушки можно использовать элемент MRINDNB2, а для гребенчатого конденсатора – MICAP. Доступны и многие другие модели, в том числе и те, что входят в состав импортируемых сторонних библиотек. После параметризации ЭМ моделей проводится оптимизация согласования антенны. На рисунке 25 показан вид согласующей схемы и результат согласования выхода усилителя мощности к антенне.
На рисунке 26 показана схема собранного приёмопередатчика вместе с антенной решёткой. Топология модуля показана на рисунке 27.
Поскольку любая антенна, спроектированная в AXIEM или Analyst, возбуждается при помощи внешней цепи, необходимо учесть влияние последней на диаграмму направленности антенны. С изменением угла сканирования меняются входные нагрузки, что, в свою очередь, меняет параметры выходной нагрузки усилителя мощности и, как следствие, его характеристики. Microwave Office позволяет проводить моделирование таких эффектов при помощи специальных измерений (рис.28). Как видно из графика, ДН антенны (чёрная линия) заметно изменяется при учёте её электрической обвязки (синяя линия), поэтому возможность оценить влияние цепей питания антенны на её характеристики на этапе моделирования является серьёзным преимуществом для разработчика.
На рисунке 29 сравниваются трёхмерные ДН антенны без (слева) и с учётом цепи питания.
Шаг 10: Верификация системных метрик
Финальный этап процесса проектирования – проверка характеристик созданного модуля на системном уровне в условиях реальных сигналов. Спроектированный приёмопередатчик был добавлен на системную диаграмму VSS в виде подсхемы и промоделирован при подаче сигналов с квадратурной частотной манипуляцией, квадратурной амплитудной модуляцией, а также сигналов стандартов WLAN 802.11, LTE и 5G. На рисунке 30 показаны основные системные метрики, полученные в ходе таких измерений, включая модуль вектора ошибок (слева вверху), спектральную плотность мощности на промежуточной частоте (посередине вверху), синфазно-квадратурный дисбаланс (справа вверху), спектральную плотность мощности на частоте несущей (слева внизу) и спектр однотонового сигнала (справа внизу). В нижней части рисунка посередине представлена системная диаграмма модуля в сборе.
Заключение
В данной статье рассмотрен процесс проектирования полноценного интегрированного приёмопередающего модуля с антенной решёткой при помощи программного пакета NI AWR Design Environment и его модулей Microwave Office, Visual System Simulator и инструмента синтеза антенн AntSyn. Поддержка мультитехнологического проектирования позволяет разработчикам использовать библиотеки нескольких техпроцессов в рамках одного проекта. Возможности NI AWR Design Environment по совместному моделированию объединяют процессы схемного, электромагнитного и системного проектирования, что, вместе с мощными инструментами синтеза компонентов, значительно упрощает и ускоряет процессы разработки даже самых сложных систем и устройств.
Бенни Хаддад, технический специалист, AWR Group
СВЧ-электроника №2 2019
Если вы хотите запросить демо-лицензию, или если вы желаете приобрести AWR Microwave Office или другие продукты, направьте нам письмо по электронной почте.
AWR Design Environment V16 Что нового
Что нового Организация
Документ Cadence® AWR Design Environment® V16 What’s New состоит из нескольких разделы:
« AWR Design Environment Features » — общие улучшения для всех продуктов.
« Microwave Office Features » — специальное программное обеспечение Cadence Microwave Office для проектирования улучшения.
« VSS (VSS) Features » — Cadence Visual System Simulator™ (VSS) программное обеспечение для проектирования систем связи и радиолокации улучшения.
« Проблемы миграции » — Проблемы миграции из предыдущих версии к текущей версии.
Функции, перечисленные в этом документе, могут также включать ссылки на видео или
справочные примеры, включенные в установку платформы AWR Design Environment. Примеры перечислены
имя файла, например: имя_файла.emp . Чтобы найти пример в
Платформа AWR Design Environment, выберите «Файл» > «Открыть пример» и введите пример.
имя.
Ниже приведены обновления для дополнительных версий:
« Обновления версии 16.01 » — Второстепенные обновления v16.01 версия.
« Обновления версии 16.02 » — Второстепенные обновления для версии 16.02 версия.
« Обновления версии 16.03 » — Второстепенные обновления для версии 16.03 версия.
Обзор основных характеристик
Функции ограниченной версии
Текущая версия включает в себя некоторые функции «ограниченной версии». В стремлении получить
отзывы клиентов о функциях, которые мы разрабатываем, и гарантировать, что эти функции
успешно решают весь спектр предполагаемых реальных инженерных
проблемы, Cadence выпускает некоторые функции в этом состоянии «Ограниченный выпуск». Доступ к этим функциям в программном обеспечении может потребовать лицензии. Чтобы использовать эти
функции, пожалуйста, свяжитесь с вашим местным торговым представителем Cadence, чтобы получить
документации и соответствующих лицензий. Каденс настоятельно рекомендует вам
предоставить обратную связь, чтобы убедиться, что эти функции работают хорошо и решают ваши инженерные проблемы.
проблемы.
Среда проектирования AWR
«Улучшенный интерфейс Python»: интеллектуальный код AWR Design Environment API завершение.
«Интеграция с контролем версий»: позволяет создавать большие группы проекты, управляя документами AWR Design Environment с контролем версий программного обеспечения.
Микроволновая печь
«Динамическое удаление, сглаживание и автоматическое извлечение сетевого соединения»: новые режимы компоновки и инструменты, облегчить управление сетью на больших проектах.
«Надежные симплексные оптимизаторы»: улучшенные симплексные оптимизаторы с переменный размер шага.
«Поддержка многоверсионной библиотеки процессов (PDK)»: используйте несколько версий PDK в одном проект.
«Усовершенствования планировщика заданий»: поддержка нескольких удаленных очередей и для удаленных очередей документов EM.
«Моделирование параллельной и удаленной цепи»: запустить моделирование длинной цепи или задания по оптимизации параллельно, локально или удаленно.
«Взаимодействие с платформами Allegro и Virtuoso»: создание и анализ РЧ/СВЧ IP в Microwave Office и поделитесь схемой и макетом с Virtuoso и Allegro платформы. это ограниченный функция выпуска.
«Удаленное моделирование Linux EM»: Запустите удаленное приложение Cadence AXIEM® 3D плоская ЭМ или программная имитация Cadence Analyst™ 3D FEM EM на Кластер Linux LSF.
«Уменьшение размера набора данных AXIEM»: исключить извлечение сетевых данных из наборы данных.
«Улучшения симулятора аналитики»: различные улучшения решателя.
«Интеграция Clarity 3D Solver»: интеграция модуля Cadence Clarity™ 3D Solver позволяет напрямую моделировать трехмерные ЭМ структуры из платформы AWR Design Environment. Это функция ограниченного выпуска.
«Интеграция теплового решателя Celsius»: запуск термического анализа непосредственно на структуры, созданные на платформе AWR Design Environment.
Это функция ограниченного выпуска.
«Моделирование межсоединений трассировки макета»: Моделирование линейных межсоединений в ВСС.
«Улучшения насыщения мощности РЧ-усилителя»: улучшенное моделирование РЧ-усилителей. работает в режиме насыщения.
«Улучшения амплитуды умножителя частоты и уровня побочных эффектов»: улучшенное моделирование умножителей РЧ. работает в режиме насыщения.
«Модуляция APSK»: поддержка общих и DVB-S2 и CCSDS стандарты связи.
«Новые схемы кодирования LDPC»: поддержка кодов LDPC, используемых в 5G NR (NSA и SA), DVB-S2, Wireless LAN и другие стандарты.
AWR Design Environment V16 Лицензирование и изменения операционной системы
Подробную информацию о лицензировании и миграции ОС см. в разделе «Изменения в лицензировании».
Использование интеграции процесса проектирования для расширенного многочипового радиочастотного проектирования
Загрузите эту статью в формате PDF.
Развивающиеся стандарты связи, такие как LTE-A и 5G, определяют будущие радиочастотные архитектуры и, следовательно, создают проблемы для разработки интерфейсных радиочастотных модулей с точки зрения миниатюризации, производительности и поддержки технологий, которые повышают пропускную способность за счет улучшения спектральной эффективности. .
Чтобы удовлетворить постоянную потребность в более высокой производительности и уменьшении размера компонентов в многорежимных и многодиапазонных мобильных телефонах, компании меняют свои стратегии интеграции модулей с объединения аналогичных строительных блоков в одном корпусе на внедрение многофункциональных интерфейсов на основе различных технологий. Эти усилия по разработке нацелены на продукты, основанные на одном полностью интегрированном РЧ-модуле для каждого частотного диапазона, включая многорежимные/многодиапазонные усилители мощности (УМ), дуплексеры, РЧ-переключатели и РЧ-согласующие устройства.
Разработчики модулей и подсистем часто используют более одной технологии в полном проекте. Эти технологии включают монолитные микроволновые интегральные схемы (MMIC) на основе арсенида галлия (GaAs) и нитрида галлия (GaN), кремниевые (Si) радиочастотные интегральные схемы (RFIC) и многослойные ламинаты. Каждая технология включена в специальный комплект для проектирования процессов (PDK), в котором подробно описаны электрические и физические характеристики производственного процесса и внешние стандартные блоки (библиотеки компонентов).
Процесс проектирования с использованием нескольких технологий, который поддерживает несколько PDK и совместное моделирование цепей/электромагнитных (ЭМ), используется для анализа электрических взаимодействий между фильтрами объемных акустических волн (ОАВ) и поверхностных акустических волн (ПАВ) ( на основе моделей эквивалентных схем) и многослойного ламинированного корпуса. Он обеспечивает всесторонний анализ и оптимизацию модулей. Однако разработка Si RFIC-переключателя, малошумящего усилителя (LNA) и усилителя мощности часто выполняется в программном обеспечении Cadence с использованием Cadence Si PDK.
В этой статье представлен современный процесс проектирования, который переводит Cadence PDK в процесс, который можно моделировать на платформе NI AWR Design Environment для поддержки совместного проектирования пакетов микросхем и проверки электромагнитной совместимости. Импортируя дизайн в динамическую библиотеку, которую можно использовать вместе с Cadence PDK, дизайнеры могут эффективно разрабатывать продукты на основе разрозненных технологий, используя сложные проекты, изначально созданные в совершенно разных средах.
Инструменты EDA созданы для конкретных нужд
Разработчики используют различные инструменты радиочастотной автоматизации электронного проектирования (EDA) в зависимости от личных предпочтений и возможностей конкретного инструмента для решения одной или нескольких задач проектирования. Некоторые инструменты специализируются на разработке высокочастотных MMIC, печатных плат (PCB) и модулей, например, программное обеспечение для проектирования схем Microwave Office. Другие, такие как Cadence, нацелены на разработку RFIC и модулей на основе кремния. Поскольку у каждого из этих инструментов есть свои сильные стороны, лучше использовать те, которые поддерживают взаимодействие и обмен информацией в четко определенном потоке проектирования, чтобы дизайнеры могли использовать лучший инструмент для каждой задачи проектирования.
Для поддержки обмена данными между различными средами было разработано несколько стандартных отраслевых форматов файлов, таких как файлы формата Touchstone (SNP) и формата обмена данными измерений (MDIF). Файл пробного камня предоставляет S-параметры, смоделированную или измеренную частотную характеристику слабого сигнала сети. Файл MDIF позволяет сортировать такие данные, как S-параметры или шум, по неограниченному количеству независимых переменных, таких как частота или напряжение затвора. Эти форматы позволяют разработчикам моделировать линейный отклик устройств (например, RFIC или коммутатора) в процессе имитации и легко переносить эту модель между инструментами проектирования.
Полигармонические модели, иногда называемые X-параметрами Keysight, аналогичны S-параметрам с дополнительной возможностью моделирования нелинейного поведения, возникающего в условиях работы с большим сигналом. Другие форматы данных, используемые между различными инструментами проектирования, включают списки соединений Spice для схемных блоков, формат файла обмена (IFF) для информации о схеме и форматы компоновки, такие как GDSII и DXF.
Эти стандартные форматы могут работать адекватно, но каждый из них имеет свои ограничения. Например, S-параметры предназначены для линейного моделирования — они не работают для нелинейного моделирования. А некоторые радиочастотные симуляторы могут использовать только двухпортовые файлы MDIF. Для создания и моделирования полигармонических моделей с большим сигналом может потребоваться много времени, а файлы, как правило, бывают довольно большими, что затрудняет их совместное использование. В частности, для X-параметров файлы могут быть в гигабайтах.
Проблемы проектирования для разработчиков модулей и подсистем
Для радиочастотных модулей, которые объединяют несколько технологий, разработанных с помощью ряда инструментов, потребность в большей совместимости между инструментами часто выходит за рамки простой совместимости форматов данных из-за сложности общей конструкции. задача. Внешние модули и другие многофункциональные устройства могут содержать до 25 интегральных схем (ИС) в одном многослойном модуле, включая фильтры BAW и SAW, усилители мощности MMIC III-V RF, кремниевые переключатели с несколькими антеннами и кремниевые МШУ. В примере конструкции, приведенном в этой статье, кремниевые переключатели и малошумящие усилители были разработаны в Cadence, а акустические/ламинатные фильтры — в программном обеспечении Microwave Office. На рис. 1 показано, как может выглядеть типичная конструкция многокристального модуля.
1. Показана типичная конструкция модуля в программном обеспечении Microwave Office.
Менее автоматизированный процесс проектирования будет включать производительность радиочастотных интегральных схем, смоделированных в Cadence Virtuoso, с использованием S-параметров слабого сигнала, с одним файлом для каждого состояния переключателя, или MDIF с состоянием переключателя, представленным параметризованной переменной. Любой подход требует больших файлов, которые необходимо создавать, обновлять при любых изменениях дизайна, а затем совместно использовать среди проектных групп.
Создание необходимых файлов для всех необходимых состояний переключателей отнимает много времени у проектировщика переключателей. Процесс может быть подвержен ошибкам при поддержке более чем 250 штатов, охватываемых RFIC. В случае с пробными файлами фиксируется только линейное поведение. Нелинейное поведение, которое имеет решающее значение для переключателей и даже акустических фильтров, должно быть захвачено большим полигармоническим файлом. Поскольку анализ RFIC и генерация файла S-параметров занимает семь минут на одно состояние с 68 состояниями для одного коммутатора и 25 состояниями для другого, требуются огромные временные затраты — на создание которых уйдут часы или даже дни.
Процесс совместного моделирования Cadence Virtuoso и NI AWR Software
В решении, представленном в этой статье, используются новые возможности, поддерживающие проекты Cadence непосредственно в программном обеспечении Microwave Office. На рис. 2 показан общий вид этого потока. Здесь процесс проектирования, основанный на переводе списка соединений Cadence Spectre в рамках моделирования схем Microwave Office, обеспечивает совместное моделирование Cadence Virtuoso и программного обеспечения NI AWR.
2. На этой диаграмме показан поток преобразования Cadence Spectre для совместного моделирования в платформе NI AWR Design Environment.
Поток становится возможным благодаря использованию PDK кремниевых процессов в Cadence, преобразованию PDK и дизайна и переносу их через список соединений Spectre в программное обеспечение Microwave Office, где разработчик имеет доступ ко всем инструментам NI AWR Design Environment. Эти инструменты включают программное обеспечение для проектирования систем Visual System Simulator (VSS), линейное и нелинейное моделирование Microwave Office, моделирование гармонического баланса и переходных процессов APLAC, инструменты компоновки NI AWR, а также 3D-симуляторы AXIEM Planar и Analyst 3D методом конечных элементов (FEM).
На рис. 3 показана схема Cadence Virtuoso для двухполюсного/восьмипозиционного (DP8T) кремниевого переключателя с встроенным фильтром. Важнейшим компонентом является модуль антенного переключателя (ASM), который имеет шесть различных состояний переключателя.
3. Это схема переключателя Cadence Virtuoso.
Список соединений и запуск
Использование команды «Список соединений и запуск» в Cadence создаст файлы, необходимые для перевода программного обеспечения NI AWR. Поскольку эта команда запускается на уровне испытательного стенда, схема, которую необходимо преобразовать, на самом деле является подсхемой. Самый важный созданный файл — input.scs , который содержит всю соответствующую информацию о схеме Cadence.
Запуск сценария «Импорт списка соединений Spectre» вызовет простой диалог пользовательского интерфейса. Перевод этой схемы коммутатора (примерно 2000 строк списка соединений) занял примерно одну секунду. Когда перевод завершен, для использования в любом дизайне доступны два компонента: один для процесса, а другой для фактического дизайна.
Также создается файл журнала, который предоставляет разработчику и/или группе поддержки разработчиков более подробную информацию о транслированных ячейках, используемых библиотеках и имитации тестового стенда. Преобразование включает в себя элементы микрополосковой линии (MLIN) из оригинального проекта, что обеспечивает точное моделирование дисперсии и потерь в линиях передачи, обнаруженных в проекте. Кроме того, фиксируются пути каталогов к любым файлам, содержащим блоки S-параметров на стороне Cadence.
После перевода проекта коммутатора пользователь загружает два новых PDK в новый или существующий проект в программном обеспечении Microwave Office: переведенный PDK Cadence Foundry (PDK csoi7rf global Foundries; Рис. 4, слева ) и PDK проекта (RF-Core; Рис. 4, справа ). Файл RF Core содержит как элемент схемы, так и блок проекта. Эти PDK предоставят три простых элемента программной библиотеки NI AWR, необходимых для моделирования.
4. Переведенный PDK Cadence Foundry (слева) и PDK проекта (справа) появляются в библиотеке дерева элементов, готовые для вставки в любое программное обеспечение NI AWR.
Новые библиотечные элементы доступны посредством стандартного «перетаскивания» в схему программного обеспечения для проектирования цепей Microwave Office, как и любой другой элемент схемы. Глядя на схематический вид в Рисунок 5 , блок ПРОЦЕСС используется для ссылки на процесс литейного PDK и позволяет пользователю изменять углы процесса. С блоком DESIGN пользователь может получить доступ к любым переменным проекта в проекте Cadence.
5. На этой схеме Microwave Office видны блок PROCESS (процесс Foundry PDK) и блок DESIGN для проектных переменных из проекта Cadence.
Справа видно, что этот переведенный компонент имеет примерно 20 портов. В блоке DESIGN контролируется состояние переключателя (в данном примере установлено значение 6), а также два напряжения, которые будут управлять состоянием переключателя. Блок PROCESS в левом верхнем углу (выделен на левой стороне рисунка) предоставляет разработчикам возможность указывать углы процесса, что очень важно при разработке конструкций кремниевых ИС.
Чтобы проверить частотную характеристику преобразования списка соединений, смоделированного в Microwave Office, по сравнению с исходными результатами Spectre, S-параметры из тестового моделирования Spectre были импортированы в Microwave Office для сравнения. Установка для проверки практически идентична схеме тестового стенда, содержащего переведенный список соединений. Для этой симуляции подсхема содержит блок S-параметров пробного камня, экспортированный непосредственно из Cadence.
Сравнение результатов для слабого сигнала
На рис. 6 показано сравнение отклика для слабого сигнала (вносимых потерь) по одному пути для программного моделирования NI AWR преобразованного списка соединений с результатами Spectre. Это представлено S-параметрами по всей полосе частот. Как и ожидалось, результаты показывают точное соответствие между двумя результатами.
6. Результаты моделирования слабого сигнала в программном обеспечении NI AWR сравниваются с результатами Spectre.
Дополнительный анализ
Теперь, когда преобразование проекта проверено, с переключателем можно выполнить множество других симуляций, включая анализ углов процесса, настройку/изменение состояния переключателя и настройку/изменение управляющих напряжений. Импортированный RFIC ведет себя так же, как обычный элемент Microwave Office. В левой части Рис. 7 сканированные углы процесса сравниваются с эталонными данными, полученными непосредственно из Cadence, показывая влияние углов процесса и перекрытие между симуляторами.
7. Теперь с помощью коммутатора можно запускать другие симуляции, поскольку он ведет себя как обычный элемент Microwave Office.
В правой части рис. 7 показаны смоделированные вносимые потери для различных состояний переключателя (сквозных путей) в этом примере. RFIC управляется шестью различными состояниями переключателя. Показаны различные ответы в зависимости от состояния переключателя. Теперь дизайнер может разрабатывать детали дизайна ламината на основе точной модели RFIC, легко изменяя состояния с помощью настроек параметров, которые можно настраивать или изменять.
Кроме того, поскольку дизайн коммутатора теперь представляет собой обычную подсхему Microwave Office, его можно комбинировать с любыми другими элементами Microwave Office, структурами EM, файлами данных и т. д. Можно объединить несколько технологий в один проект Microwave Office, что позволяет совместное моделирование технологий, а также интеграцию макетов. Один многослойный модуль может содержать и комбинировать кремниевые переключатели, ВЧИС III-V PA, акустические фильтры и многое другое. Окончательный интегрированный макет включает в себя акустические фильтры, а также Si-устройство, GaAs-PA и модульную технологию.
Назначение макета
Компоновку переключателей также можно экспортировать из Cadence Virtuoso в стандартный формат, такой как GDSII, и импортировать в программное обеспечение NI AWR, где затем ее можно связать или связать с подсхемой для обеспечения надлежащей связи компоновки (рис. 8) . Геометрия макета идентична, а цвета различаются просто в зависимости от предпочтений.
8. Компоновку переключателей можно экспортировать из Cadence Virtuoso и импортировать в программное обеспечение NI AWR, где затем ее можно связать или связать с подсхемой схемы, чтобы обеспечить надлежащее подключение компоновки.
Заключение
В этой статье представлен интегрированный процесс проектирования для объединения нескольких технологий, происходящих из различных программных инструментов, в единый проект, позволяющий совместное моделирование с помощью инструментов моделирования и проектирования компоновки. Этот поток позволяет разработчикам не только интегрировать различные полупроводниковые и упаковочные (ламинатные) технологии, но и использовать сложные проекты, которые изначально были созданы в ведущей среде проектирования RFIC, для включения в среду проектирования, специализированную для MMIC, RF PCB и разработки модулей. Окончательный интегрированный макет включает в себя четыре различных технологии: акустические фильтры, кремниевое устройство, GaAs PA и модульную технологию.
NI AWR Design Environment 2022 Скачать бесплатно
NI AWR Design Environment 2022 Скачать бесплатно последнюю версию. Это полный автономный установщик, автономная установка NI AWR Design Environment 2022.
Обзор NI AWR Design Environment 2022
NI AWR Design Environment 2022 — ведущее приложение, позволяющее проектировать и моделировать высокочастотные радиочастотные схемы, такие как усилители, микшеры, генераторы. Это мощное и всеобъемлющее приложение, которое поставляется с передовыми и эффективными инструментами для проектирования и моделирования радиочастотных и микроволновых цепей. Анализ и передовые технологии моделирования и автоматизации проектирования для разработки физически реализуемой электроники, готовой к производству.
Это эффективное приложение, которое может выполнять быстрый и точный анализ производительности устройства до изготовления и тестирования прототипа, экономя время и затраты на разработку. Оно поддерживает популярные языки программирования, которые предлагают определяемые пользователем сценарии для автоматизации общих или сложных задач и индивидуального дизайна. Потоки. Программа предлагает базовый интерфейс мастера, который шаг за шагом направляет пользователей для достижения целей. Вы также можете скачать бесплатную загрузку Altium Concord Pro 2021.
NI AWR Design Environment 2022 — это полный набор инструментов, который предлагает современные симуляторы цепей, создание компоновки и электромагнитное моделирование. Это многоцелевое приложение, которое позволяет инженерам и проектировщикам моделировать и анализировать телекоммуникационные системы. , канальный блик, кодированные схемы с использованием приемников и передатчиков VSS. Он также предоставляет расширенные модули для работы с радиочастотными трансиверами, печатной платой IC, высокочастотной электроникой и различными другими модулями для систем связи. Он также содержит различные модули, которые позволяют пользователю обрабатывать печатная плата ИС, радиочастотные приемопередатчики и высокочастотная электроника для их использования в системах связи.
Это позволяет инженерам-электрикам легко управлять сложным моделированием, моделированием и проверкой сложных интегральных схем (ИС), корпусов и печатных плат (PCB). Кроме того, он позволяет пользователям оптимизировать, анализировать и объяснять все пассивные компоненты в различных сценариях, таких как LTCC, антенны, MMICS, PCD и т. д. Этот отличный инструмент предоставляет результаты графического анализа, позволяя оптимизировать конструкции в соответствии с существующими отчетами и отражать изменения непосредственно в макете. Вы также можете скачать DS SIMULIA Antenna Magus Professional 2021 Скачать бесплатно.
Особенности NI AWR Design Environment 2022
Ниже приведены некоторые заметные функции, которые вы увидите после бесплатной загрузки NI AWR Design Environment 2022
- Позволяет проектировать и моделировать высокочастотные ВЧ схемы, такие как усилители, смесители, генераторы .
- Содержит передовые и эффективные инструменты для проектирования и моделирования радиочастотных и микроволновых цепей.
- Включает интегрированные высокочастотные схемы, такие как Microwave Office, EM Analysis, передовые технологии моделирования и автоматизации проектирования.
- Выполняйте быстрый и точный анализ производительности устройства перед изготовлением и испытанием прототипа, экономя время и деньги на разработку.
- Поддерживает популярные языки программирования, которые предлагают определяемые пользователем сценарии для автоматизации общих или сложных задач и пользовательских процессов проектирования.
- Предлагает базовый интерфейс мастера, который шаг за шагом направляет пользователей для достижения целей.
- Полный набор инструментов, который предлагает современные симуляторы цепей, создание компоновки и электромагнитное моделирование.
- Позволяет инженерам и проектировщикам моделировать и анализировать телекоммуникационные системы, блокировку каналов, кодовые схемы с использованием приемников и передатчиков ССС.
- Содержит расширенные модули для работы с радиочастотными приемопередатчиками, платами интегральных схем, высокочастотной электроникой и различными другими модулями для систем связи.
- Содержит различные модули, которые позволяют пользователю обращаться с платой интегральной схемы, радиочастотными приемопередатчиками и высокочастотной электроникой для использования их в системах связи.
- Позволяет инженерам-электрикам легко управлять сложным моделированием, моделированием и проверкой сложных интегральных схем (ИС), корпусов и печатных плат (ПП).
- Позволяет пользователям оптимизировать, анализировать и объяснять все пассивные компоненты в различных сценариях, таких как LTCC, антенны, MMICS, PCD и т. д.
- Предоставляет графические результаты анализа, позволяющие оптимизировать конструкции в соответствии с существующими отчетами и напрямую отражать изменения к макету.
NI AWR Design Environment 2022 Подробности технической настройки
Перед началом бесплатной загрузки NI AWR Design Environment 2022 убедитесь в наличии перечисленных ниже системных спецификаций NI_AWR_Design_Environment_16.01R_Build_12506.rar
Системные требования для NI AWR Design Environment 2022
- Операционная система: Windows XP/Vista.0/18.10/18
- Оперативная память: 1 ГБ
- Жесткий диск: 1 ГБ
- Процессор: двухъядерный процессор Intel или выше Это полноценный автономный установщик для операционной системы Windows. Это будет совместимо как с 32-битными, так и с 64-битными окнами. Пароль 123
Разработка широкополосного высокоэффективного ВЧ усилителя мощности на нитриде галлия (RFPA) с использованием программной платформы NI AWR Design Environment
Введение
Спрос на линейные ВЧ усилители мощности диапазон 1,5–2,8 ГГц стимулирует новые методы проектирования широкополосных, линейных и высокоэффективных РЧУМ, работающих в режиме отсрочки выходного сигнала (OBO). Повышение эффективности усилителей мощности долгое время было проблемой для разработчиков, отчасти из-за плохого контроля импеданса гармонической нагрузки.
Сложность измерения формы волны на микроволновых частотах затрудняет определение того, была ли достигнута оптимальная форма волны. Широкополосная конструкция добавляет дополнительную проблему, когда гармоника более низкой рабочей частоты находится в предполагаемой рабочей полосе. Эти неотъемлемые трудности могут усугубляться неточными методами проектирования, что приводит к многократным трудоемким и дорогостоящим итерациям.В этой статье описывается процесс проектирования первого прохода, в котором используется среда проектирования NI AWR, в частности программное обеспечение для проектирования цепей Microwave Office, а также методика измерения входного и выходного импеданса согласующих цепей до внедрения RFPA. на.» Представлено несколько подходов к проблемам, присущим проектированию PA, с целью минимизации неопределенности и достижения успеха с первого раза.
Эффективность этого подхода продемонстрирована с использованием имеющегося в продаже дискретного транзистора с высокой электронной подвижностью (HEMT) в корпусе из нитрида галлия (GaN) мощностью 10 Вт на кремнии (SiC) с использованием процесса 0,25 мкм (Qorvo T2G6000528) и RO4350B толщиной 20 мил.
печатная плата (PCB) диэлектрик. Изготовленный РЧУМ достиг пиковой мощности >+40 дБм и пиковой эффективности стока >54% в своей рабочей полосе пропускания. В обратном режиме RFPA достиг нескорректированной линейности 30 дБн и эффективности стока ≥34 процентов при работе с кодированным ортогональным мультиплексированием с частотным разделением (COFDM) 2,5 МГц, 9Модулированный сигнал с отношением пиковой мощности к средней мощности (PAPR) 0,5 дБ в диапазоне 2,0–2,5 ГГц.Процесс проектирования РЧУМ
Выбор устройства
Первоначальный дизайн РЧУМ начался с тщательного процесса выбора устройства/технологии, целью которого был выбор лучшего подходящего устройства по определенному набору критериев до трудоемкие задачи загрузки/вытягивания источника и синтеза сети. Несколько устройств-кандидатов показались приемлемыми на основании заявленной частоты и мощности. В дополнение к более общим параметрам, таким как Vds, коэффициент усиления, диапазон рабочих частот и номинальная мощность, также тщательно учитывались другие более подробные данные об устройстве, такие как Cds, Cgs и коэффициент трансформации.
Извлечение оптимального импеданса нагрузки
После выбора устройства и получения нелинейной модели были определены оптимальные импедансы источника и нагрузки. Требуемые импедансы нагрузки, необходимые для достижения максимальной мощности, максимальной эффективности, коэффициента усиления или приемлемого компромисса между этими показателями производительности, зависят от частоты и существенно варьируются в пределах рабочей полосы пропускания широкополосной конструкции.
Чтобы определить правильный импеданс нагрузки, в Microwave Office была выполнена комбинация графиков нагрузки и напряжения на основной частоте и частоте гармоник, проектирования формы волны или методов проектирования схем, основанных на формировании формы волны напряжения и тока транзистора. Следует отметить, что использование инженерии формы сигнала для определения любого оптимального импеданса зависит от наличия доступа к внутренним узлам устройства, другими словами, через собственный генератор тока плоскости устройства, а не к эталонной плоскости корпуса.
Предполагая, что нелинейная модель предоставляет эти узлы, подход к проектированию формы сигнала позволяет визуально наблюдать за колебаниями напряжения и тока, ограничениями и классом работы усилителя.Для этого примера симуляция нагрузки выполнялась при Vds = +28 В, Idq = 90 мА во всем рабочем диапазоне, и оптимальные импедансы мощности и эффективности были извлечены из результатов среднего диапазона, показанных на рисунке 1. Целевая область нагрузки на основе перекрытия между P max -1 дБ и max эффективности стока (eff max ) – 5-процентные контуры были определены. Ясно, что чем больше эта целевая область, тем проще становится задача согласования. В этом случае P max возникло в плотно упакованной геометрической точке, вращающейся по часовой стрелке в рабочей полосе пропускания, что было полезно в случае широкополосного усилителя. Подтягивание нагрузки выполнялось на основной частоте из-за широкополосного характера РЧУМ и вытекающих из этого трудностей в достижении оптимальных согласований гармоник [1] без использования нулей TX в сети [2].
Также был выполнен вывод нагрузки на второй гармонике и определена область высокой эффективности [1], которой можно было управлять при синтезе сети.Рис. 1. Анализ фундаментальной нагрузки из Microwave Office, показывающий контуры при постоянном сжатии с P max ≥4 1 дБм и Eff max ≥70 процентов для точек минимальной, средней и максимальной частоты в рабочей полосе пропускания. Граничная область определяется как пересечение P max – 1 дБ и Eff max – 5 процентов, Zo reference = 50 Ом
Network Synthesis
Преимущество узкополосных радиочастотных усилителей заключается в том, что они демонстрируют небольшое изменение оптимальной нагрузки. сопротивление по сравнению с их рабочей полосой пропускания и, следовательно, задача проектирования сети несколько менее сложна. Это не означает, что совпадение с низкой долей пропускной способности всегда тривиально. Действительно, исследование импеданса источника и нагрузки покажет, что для очень высокой производительности фундаментальный импеданс сети часто должен точно контролироваться до одной гамма-точки со значительными неоптимальными потерями производительности, если локус сети «промахивается» по целевому импедансу нагрузки.
Более того, точный контроль импеданса согласования гармоник для F и F -1 , и сложность задачи возрастает сверх того, что требуется для конструкции усилителя мощности со средними характеристиками. Однако в случае широкополосного усилителя, особенно с высокими техническими характеристиками, реализованная сеть должна управлять изменением импеданса в гораздо большей относительной полосе пропускания. После определения оптимальных импедансов и целевых областей была разработана схема нагрузки с использованием упрощенного метода реальных частот (SRFT) [3] для проектирования идеальной сети с сосредоточенными элементами, а затем преобразована в формат распределенного ступенчатого импеданса [4] перед выполнением электромагнитного (ЭМ) анализа. моделирование в сети. В этом примере результаты ЭМ хорошо согласуются с прогнозами моделирования на основе цепей, но для менее традиционных топологий согласования это может быть не так. В целом, ЭМ-моделирование рассматривается как важный шаг в снижении неопределенности в процессе проектирования.Один из методов проектирования заключается в представлении сопряженного оптимального импеданса в виде двухполюсного генератора (порт 1), после чего проектирование согласующей сети можно рассматривать как проблему уменьшения потерь рассогласования, существующих между этим комплексом- номинальная нагрузка и оконечная нагрузка 50 Ом в рабочей полосе пропускания усилителя. Однако это несоответствие можно оценить на стороне 50 Ом (порт 2) сети, как показано на рис. 2а.
Рис. 2a: Потери и согласование в сети нагрузки в зависимости от частоты реализованной сети с распределенной нагрузкой.
В качестве пассивной сети выходная согласующая схема имела коэффициент усиления рабочей мощности < 1, равный ее эффективности, определяемой только внутренними диссипативными потерями. Неизбежно меньшее усиление преобразователя было результатом этой эффективности с эффектом потерь из-за отражения на входе. Эти количества представлены в процентах эффективности на рисунке 2b.
Рис.
2b: Коэффициент усиления мощности преобразователя (GT) как функция частоты для выражения эффективности сети нагрузки реализованной сети с распределенной нагрузкой. Эксплуатационный прирост мощности (GP) показан для сравнения.Усиление преобразователя оценивалось для генератора, импеданс которого является сопряженным с импедансом целевой нагрузки, воспринимаемым стоком устройства. Несмотря на то, что выходной сигнал соответствовал сжатой мощности и эффективности, а не малому отражению на стоке, было обнаружено, что второй фактор хорошо согласуется с прогнозируемым снижением сжатой мощности из-за несовершенной реализации целевого импеданса нагрузки. Таким образом, построенное на графике усиление преобразователя было хорошей мерой общего качества достигнутого согласования выходного сигнала.
Также был рассмотрен дальнейший анализ (рис. 2b) сети нагрузки с использованием коэффициента усиления мощности преобразователя (GT) в качестве меры потерь рассогласования сети нагрузки между транзистором и чисто реальной нагрузкой 50 Ом.
Показатель эффективности для сети нагрузки был рассчитан как 96,6 процента на частоте 2800 МГц, с близкой корреляцией со значением, рассчитанным на основе обратных потерь на той же частоте. Для сравнительных целей был также рассчитан рабочий коэффициент усиления мощности (GP), учитывающий чисто омические потери в сети, с эффективностью 97,7 процента. Хотя эти потери на рассеяние не включают непосредственно потери на отражение, их величина зависит от импеданса оконечной нагрузки, поскольку они влияют на распределение тока и напряжения в сети и, следовательно, на потери в меди и диэлектрике соответственно.Достижение оптимального широкополосного согласования с помощью этого транзистора было относительно простым по нескольким причинам. Во-первых, коэффициент преобразования относительно низок (около 2:1) во всей рабочей полосе пропускания; во-вторых, полное сопротивление нагрузки для оптимального P max точек были плотно упакованы, и, в-третьих, оптимальный импеданс менялся с увеличением частоты на геометрической прогрессии, вращающейся по часовой стрелке.
Как отмечалось выше, довольно низкий коэффициент трансформации был полезным критерием в пользу выбора этого GaN-устройства для применения в широкополосных РЧУМ.Исходная сеть
Управление изменением импеданса источника в рабочей полосе пропускания было достигнуто за счет использования сети полосовых фильтров, преимуществом которой также является уменьшение усиления на низких частотах, где собственное усиление транзистора очень велико. Эта конкретная схема согласования импеданса источника также отвечает за стабильность низких частот усилителя. Коэффициент преобразования импеданса около 15:1 требует более сложной схемы. В общем, хотя и не используемые здесь, согласующие цепи с преднамеренным положительным наклоном или выравниванием могут быть удобно введены в схему согласования истока.
Стабильность РЧУМ была достигнута с помощью шунтирующей пары последовательно соединенных R – C рядом с входным портом, за которой следовал ряд R. Хотя это был довольно жесткий подход, анализ показал, что транзистор потенциально нестабилен в рабочем диапазоне и, следовательно, некоторым усилением было пожертвовано, чтобы получить безусловную стабильность от 1 МГц до > 6 ГГц, где транзистор перестал иметь усиление (F max ).
Разработка сигналов
Разработка сигналов [5] также использовалась для анализа РЧУМ с использованием как тюнера нагрузки-вытягивания, так и, что более важно, реализованной сети нагрузки. Последние модели устройств, обеспечивающие доступ к узлам напряжения и тока на плоскости генератора собственного тока, позволяют точно наблюдать за формами сигналов V и I, а также за линией динамической нагрузки (DLL) для анализа ограничения и режима работы РЧУМ. а также пиковые напряжения и генерируемые токи.
До того, как эти узлы стали доступны, единственным простым вариантом был мониторинг сигналов на плоскости пакета, что явно имело ограничения из-за паразитных эффектов пакета. (Отказ от паразитной сети был возможен, но только в том случае, если топология и значения компонентов известны, а их электрическое воздействие устранено путем устранения встраивания во время моделирования). Несмотря на то, что были предприняты меры по контролю импеданса нагрузки второй гармоники, анализ форм сигналов, как показано на рис.
3, показал, что импеданс третьей гармоники был очень благоприятным без дальнейшей оптимизации.Эти осциллограммы показали пиковое напряжение <60 В и пиковый ток <1500 мА на частоте 1500 МГц, что вполне соответствует характеристикам устройства. Что было более поучительно с точки зрения характеристик эффективности, так это почти идеальная работа в классе F с формой волны однополупериодного выпрямленного тока, сдвинутой по фазе ровно на 180 ̊ по фазе с формой волны напряжения, и очень небольшим перекрытием напряжения/тока. Используя анализ DLL (динамическая линия нагрузки), форма волны была определена как три области; Область А, где V мин и I max , область B, где V max и I min , и переходная область. Используя эту технику, форма сигнала успешно контролировалась. При расчете за один период было обнаружено, что форма сигнала остается в области А или В в течение 63,8% времени, а переход занимает только 36,2%.
Рисунок 3a: DLL, использующая собственные узлы V и I при импульсе CW 1500 МГц.
Определены области A, B и переход.Валидация RFPA
Для проверки подхода и его точности RFPA был изготовлен из диэлектрика Rogers 4350B толщиной 20 мил (εr = 3,48). Схема была смонтирована на приспособлении, состоящем из 3 частей, содержащих: сеть источника (INMAT), сеть нагрузки (OUTMAT) и медную центральную секцию для монтажа устройства, для которого требовалось припаять исток, как показано на рис. 4. (а).
Рисунок 3b: Собственные формы сигналов V и I с использованием одних и тех же узлов с соответствующими областями, определенными в заштрихованной области. Выходная мощность 10 Вт
Пассивные измерения
Перед сборкой полного РЧУМ были измерены импедансы цепей INMAT и OUTMAT, представленные на вкладках транзисторов, для корреляции смоделированных и измеренных наборов данных. Измеренные данные показывают отличное соответствие между смоделированным импедансом и измеренным импедансом в расширенной полосе частот 1000–3000 МГц без настройки, как показано на рис.
4 (b). Дополнительные измерения INMAT и OUTMAT были выполнены в диапазоне частот от 20 МГц до 10 ГГц и по-прежнему показали очень хорошее соответствие между смоделированными и измеренными наборами данных, как показано на рис. 5. С помощью такого съемного приспособления можно измерить импедансы, видимые устройством. непосредственно и точно, без использования механически неудобных пробников, которые также вносят электрические паразиты, особенно паразитную индуктивность в точке подключения. Кондуктор не является производственной версией усилителя, но его использование рассматривается как важный этап проектирования, который соответствует теме устранения неопределенностей на всех возможных этапах проектирования.a
b
Рис. 4: (a) Изготовленный РЧУМ на приспособлении, показывающий отдельные измерительные приспособления INMAT и OUTMAT и медную центральную часть, (b) Измеренные и смоделированные INMAT и OUTMAT 1000–3000 МГц.
Рис. 5: Измеренные и смоделированные INMAT и OUTMAT 1000–10000 МГц.
Измерения слабого сигнала
Первоначальные измерения усиления слабого сигнала были выполнены при смещении стока Vds = +28 В и Idq = 90 мА. Наблюдалась высокая степень корреляции между измеренным и смоделированным усилением и согласованием, как показано на рис. 6, при возвратных потерях на входе >7,5 дБ в рабочем диапазоне. Кроме того, РЧУМ не показал нестабильности при практических тестах стабильности, таких как изменение напряжения на стоковой шине и использование внешнего тюнера для изменения импеданса источника, воспринимаемого устройством.
Рис. 6: Сравнение смоделированного и измеренного коэффициента усиления слабого сигнала и входного обратного затухания.
Измерения больших сигналов (непрерывная волна)
Измерения больших сигналов проводились при смещении стока Vds = +28 В и Idq = 90 мА. Источник сигнала непрерывной волны (CW) подавался на усилитель драйвера перед подачей на тестируемый усилитель. Измерения входной и выходной ВЧ мощности были скорректированы с учетом компрессии, возникающей в каскаде драйвера.
Измерялись три рабочих параметра: прирост мощности, эффективность стока и мощность, подаваемая на нагрузку. Чтобы обеспечить эталон, все они были оценены в точке компрессии 3 дБ. Результаты моделирования показали P3dB max 40,99 дБм, максимальная эффективность стока 63,2 процента и максимальное усиление 16,41 дБ. Результаты измерений показали максимальное значение P3dB 40,6 дБм, максимальную эффективность отвода 59,1% и максимальное усиление 15,7 дБ. Результаты на Рисунке 7 показывают высокую степень согласия между смоделированными и измеренными наборами данных. Следует также отметить, что РЧУМ выдавал ≥10 Вт на частотах до 1300 МГц и до 2900 МГц, расширяя свой диапазон до доли полосы пропускания (BW) 76,2 процента.Рис. 7: Смоделированные и измеренные результаты CW с большим сигналом.
Для оценки эффективности в режиме задержки выходного сигнала и интермодуляционных характеристик боковой полосы использовался сигнал COFDM BW канала 2,5 МГц с PAPR 9,5 дБ в диапазоне 2,0–2,5 ГГц.
В несимметричном варианте при выходе +34,5 дБм средний КПД составил 34–35,9%, с линейностью 30 дБн, измеренной на частоте f 90 435 в центре 90 436 +/-1,25 МГц, как показано на рис.8. Аналогичные результаты были получены в диапазоне 1,805–1,88 ГГц с использованием тестового сигнала широкополосного множественного доступа с кодовым разделением каналов (WCDMA) с PAPR = 7,8 дБ. Балансная версия этого усилителя находится в разработке.Рис.8 Интермодуляционная характеристика боковой полосы, измеренная с использованием модулированного тестового сигнала.
Включая несовершенные гибриды, было предсказано, что производительность достигнет +37 дБм при средней эффективности ~34% и линейности 30 дБн при f центр +/- 1,25 МГц. Характеристики линейности могут быть улучшены с помощью методов линеаризации, таких как цифровое предварительное искажение или отслеживание огибающей. Интересно отметить, что достижение высокоэффективного класса работы на пиках сигнала позволяет работать при большей пиковой компрессии, поэтому усилитель работает с более высокой относительной мощностью во всем динамическом диапазоне сигнала.
Следовательно, эффективность и/или линейность улучшаются даже для сигналов с высоким PAPR.Заключение
В этом документе представлена схема широкополосного, линейного и эффективного режима отсрочки выходного сигнала РЧУМ, при этом подчеркивается важность сведения к минимуму неопределенности конструкции везде, где это возможно. Используя этот подход, было доказано превосходное согласование между смоделированными и измеренными наборами данных и достигнута схема первого прохода.
В методологии проектирования использовались четыре этапа: выбор устройства с использованием качественного и количественного анализа, оптимизация в Microwave Office сетей согласования импеданса нагрузки и источника с использованием нагрузки/источника, пассивный синтез сети (включая проверку ЭМ) и разработка формы сигнала с использованием собственного напряжения и текущие узлы. Вместе эти методы обеспечивают систематический подход к проектированию всего РЧУМ.
Кроме того, с использованием приспособления, состоящего из трех частей, была продемонстрирована методика измерения для изготовленных цепей источника и нагрузки, позволяющая сравнивать смоделированные и измеренные импедансы на выводах транзисторов.
Синтез пассивной сети с использованием метода SRFT в сочетании с анализом с использованием потерь рассогласования и коэффициента усиления мощности преобразователя позволил получить широкополосное согласование с использованием относительно простых цепей согласования импеданса источника и нагрузки. Результаты показывают, что этот конкретный РЧУМ может хорошо подходить для работы в качестве многоцелевого драйвера или выходного каскада.Благодарности
Автор хотел бы поблагодарить Энди Уоллеса из AWR Group, NI и Qorvo/Modelithics за модель устройства.
Ссылки
[1] Д. Т. Ву, Ф. Мкадем и С. Бумайза. «Проектирование широкополосного и высокоэффективного усилителя мощности GaN мощностью 45 Вт с использованием упрощенной технологии реальных частот», IEEE MTT-S Int. Microwave Symposium , стр. 1091-1092, май 2010 г.
[2] Р. А. Белтран. «Проектирование сетей нагрузки усилителей мощности класса F и обратного класса F на основе нулей передачи», IEEE MTT-S Междунар.
Microwave Symposium , 1–6 июня 2014 г.[3] P. L. D. Abrie. Проектирование усилителей и генераторов ВЧ и СВЧ, 1-е издание, Artech House, 1999.
[4] Позар Д.М. Микроволновая техника, 2-е изд., Wiley, 1998.
[5] S.C. Cripps. ВЧ-усилители мощности для беспроводной связи, 2-е издание, Artech House, 2006 г.
← Будущее за оптикой! AVX выпускает новый интерактивный онлайн-инструмент для моделирования танталовых, полимерных, оксидно-ниобиевых и многослойных керамических конденсаторов →
NI AWR Design Environment 16.01R | Нулевой форум
BESTSOFT84
Известный участник
- #1
NI AWR Design Environment 16.
01R | 690.7 мб
Частоты и высокие частоты, такие как усилители, микшеры, генераторы и многое другое. является . AWR Design Environment — одно из специализированных программ телекоммуникационной группы, подходящее для инженеров и студентов, изучающих телекоммуникации и электронику, а также всех тех, кто работает в области радиочастотных и микроволновых цепей.Среда проектирования AWR состоит из трех различных инструментов. Мощные инструменты полностью интегрированы в среду проектирования AWR, что делает невозможным выход из среды приложения для использования во время работы. Программа VSS позволяет проектировать сквозные системы связи. Анализировать. В этом разделе вы можете проектировать системы, состоящие из модулированных сигналов.
Платформа NI AWR Design Environment V14 ориентирована на все этапы проектирования ВЧ/СВЧ-систем с новыми функциями и улучшениями для удовлетворения сложных требований к производительности компонентов и систем беспроводных устройств следующего поколения, систем связи и радиолокационных систем.
V14 (включая программное обеспечение Microwave Office, Analog Office, Visual System Simulator™, AXIEM и Analyst™) уже доступен и представляет новый мастер синтеза сети для согласования импеданса многодиапазонных усилителей и входных компонентов, расширенное редактирование проекта. /selection для быстрой электромагнитной проверки импортированных печатных плат ВЧ/смешанных сигналов, а также первый в отрасли мастер создания фазированных решеток для проектирования антенных решеток. Кроме того, дальнейшие улучшения в электромагнитном анализе, автоматизации процесса проектирования и удобстве использования обеспечивают более высокую производительность и успех проектирования для клиентов.
Различные части программного обеспечения AWR Design Environment
Этот раздел позволяет проектировать и анализировать телекоммуникационные системы, блоки каналов, кодированные схемы и моделировать их с помощью приемников и передатчиков VSS. Вы можете выбрать, исходя из необходимого вам анализа, отображать кривые BER, Constellation, спектры мощности и . … У тюнера VSS есть время, чтобы настроить макет и сразу увидеть эффект от изменений.
Microwave Office
Это подразделение состоит из двух подразделений Microwave Office MWO и Microwave Office AO, и можно разработать схему, сочетающую схематическую и магнитную структуру с механизмом моделирования AWR, который включает в себя линейные симуляторы, усовершенствованные и нелинейные гармонические симуляторы, и электромагнитные тренажеры. Дает вам Этот инструмент дает вам графические результаты анализа и позволяет вам отражать планы непосредственно на проекте, в соответствии с доступными отчетами, оптимизациями и изменениями.
Трехмерный планарный электромагнитный (ЭМ) анализ
Этот инструмент позволяет пользователям анализировать, оптимизировать и легко описывать пассивные компоненты в различных отделах, таких как ВЧ печатные платы, модули, LTCC, MMIC, RFIC, антенны. Используя этот раздел, меньше времени тратится на дизайн.
Электромагнитный (ЭМ) анализ 3D FEM
С помощью этого инструмента пользователи могут просматривать проекты, созданные с помощью других инструментов, в 3D и, при необходимости, оптимизировать и изменять расчетные схемы и выходные данные.
Возможности и функции AWR Design Environment
— Нет необходимости выходить из основной программной среды
— Проектирование усилителей мощности (ВЧ усилителей мощности)
— Проектирование, анализ систем сквозной связи
— Проектирование генераторов
— Проектирование и моделирование ВЧ цепей и ВЧСистемные требования
-Windows 10 (x64)
-Windows 8.1 (x64)
-Windows 7 SP1 (x64)
Минимальное оборудование -2+ ГБ свободного места на диске
Предпочтительное оборудование
-Лучший на рынке ЦП (многоядерный, 64-разрядный)
-16+ ГБ ОЗУРекомендовать ссылку для скачивания Высокая скорость | Пожалуйста, скажите Спасибо Поддержите тему
Код:
https://hot4share.com/n2v4np56dynt/uv2he.NI.AWR.Design.Environment.16.01R.rar.html Рапидгатор https://rapidgator.net/file/d8d855ebf48932309d2f3d13ff72b72a/uv2he.
NI.AWR.Design.Environment.16.01R.rar.html
Загрузитьгиг
https://uploadgig.com/file/download/c309874d61244fc0/uv2he.NI.AWR.Design.Environment.16.01R.rar
НитроФлэр
https://nitro.download/view/FF8739581428BA4/uv2he.NI.AWR.Design.Environment.16.01R.rar Blackicemex
Участник
- #2
Спасибо!
AWR представляет Microwave Office 2002 Design Suite
Компания Applied Wave Research (AWR), ведущий поставщик средств автоматизации проектирования высокочастотной электроники, объявила сегодня о выпуске Microwave Office 2002, пакета моделирования, компоновки и электромагнитного (ЭМ) анализа нового поколения для проектирования проводных и беспроводных приложений.
Решение включает в себя новые встроенные возможности моделирования систем, которые ликвидируют разрыв между цифровой обработкой сигналов (DSP) и инструментами моделирования на уровне цепей. Революционная технология анализа цепей и подсистем в сочетании с интуитивно понятным и простым в использовании пользовательским интерфейсом позволяет инженерам-проектировщикам сократить время моделирования и сократить время выхода продукта на рынок.Программное обеспечение Microwave Office 2002 можно быстро развернуть с минимальными требованиями к обучению. Мастер синтеза фильтров встроен в структуру проектирования и представляет собой простое руководство, которое поможет инженерам выполнить шаги по созданию усовершенствованных микроволновых фильтров.
Симулятор цепей Microwave Office 2002 был усовершенствован за счет добавления анализа фазового шума генератора и улучшенного механизма трехмерного плоского ЭМ моделирования. Включая самые современные решатели, движок был разработан для более эффективного моделирования больших сложных конструкций, сокращения времени моделирования и увеличения разнообразия структур, которые можно анализировать в интерактивном режиме.
Новый пакет проектирования AWR также содержит обширный набор моделей радиочастотных (РЧ) компонентов, которые позволяют анализировать РЧ-подсистемы с использованием гармонического баланса и моделирования Вольтерра.Мастер синтеза нового фильтра
Новый мастер синтеза фильтров позволяет инженерам выбрать несколько вариантов для создания фильтров с сосредоточенными элементами или распределенных фильтров, включая идеальные линии передачи или физические структуры. Мастер может синтезировать Чебычева, Баттерворта, Бесселя, квазиэллиптические, линейно-фазовые и другие топологии фильтров. Сеть создается непосредственно в среде моделирования, что устраняет необходимость использования отдельных и часто несовместимых приложений для проектирования фильтров. Подпрограммы синтеза могут генерировать плоские или неплоские физические структуры и использовать модели и уравнения в симуляторе схемы для устранения противоречивых результатов.
Новые ЭМ-решатели сокращают время моделирования
Решение включает в себя новые итерационные матричные решатели, которые могут гораздо эффективнее обрабатывать электрически большие структуры, часто сокращая время моделирования на порядок.
Эти усовершенствования делают возможным решение более крупных структур, в том числе тех, которые используются в монолитных микроволновых интегральных схемах (MMIC), низкотемпературных керамических корпусах (LTCC), высокоскоростных печатных платах (PCB) и плоскостных антеннах.Новые возможности анализа радиочастотных подсистем с использованием поведенческих моделей
Пакет разработки Microwave Office 2002 включает обширную новую библиотеку поведенческих моделей для фильтров, усилителей, микшеров и других радиочастотных компонентов. Эти элементы идеально подходят для быстрого определения спецификаций компонентов и поиска компромиссов на уровне системы или подсистемы. Благодаря прямой интеграции этих моделей инженеры могут заменить модели более высокого уровня подробными схемами на уровне транзисторов по мере того, как проектирование переходит от концепции к производству.
С помощью решения Microwave Office 2002 также можно исследовать поведение компонентов и подсистем в реальных условиях эксплуатации.
Новые источники измерений могут генерировать сложные модулированные сигналы, такие как GSM, EDGE, IS95 и W-CDMA. Источник псевдослучайного битового потока (PRBS) также доступен для создания произвольных цифровых сигналов. Программное обеспечение Microwave Office 2002 может принимать эти сложные сигналы и измерять отклик на глазковой диаграмме или выводить спектральный отклик для исследования мощности соседнего канала.Новый встроенный мастер расчета нагрузки для проектирования усилителя мощности
Новый мастер Load Pull Wizard предоставляет разработчикам усилителей мощности (PA) передовые возможности моделирования и уникален тем, что включает измеренные данные о нагрузке от измерительных систем. В мастере Load Pull Wizard основным независимым параметром измерения является импеданс источника или нагрузки на основной частоте или частоте гармоники. Эти импедансы генерируются виртуальным тюнером, который качает импеданс на заданной частоте в диапазоне значений.
Интегрированная система вытягивания нагрузки может генерировать гармонические контуры вытягивания нагрузки, используя либо данные измерений, либо линейные/нелинейные модели устройств.Разработчики усилителей мощности могут сравнивать результаты моделирования с измеренными данными тянущей нагрузки, чтобы разработать более совершенные нелинейные модели для мощных транзисторов. Кроме того, измеренные данные можно использовать в пакете разработки Microwave Office 2002 вместо моделей устройств для проектирования согласующих сетей.
Основные технологии
Программное обеспечение Microwave Office 2002 использует базовую технологию, основанную на объектно-ориентированной архитектуре, которая по своей природе более открыта и гибка, чем обычные инструменты EDA. Это позволяет компонентам программы взаимодействовать более плавно, например, инженеры могут настраивать параметры схемы и мгновенно видеть влияние на схему схемы. Объектно-ориентированный подход также приводит к более надежному продукту, более быстрому моделированию и намного более эффективному, чем конкурирующие технологии.
