基於HFSS的射頻微波系統設計仿真平臺介紹過程

2020-11-25 電子發燒友

基於HFSS的射頻微波系統設計仿真平臺介紹過程

工程師2 發表於 2018-04-27 11:38:00

一、概述：

射頻/微波電路是雷達、導航、測控、制導、通信和電子對抗系統的重要組成部分，對系統 的性能和可靠性有重要影響。隨著小型化要求和系統指標包括發射功率、接收靈敏度、工作帶寬、通道一致性的不斷提高，對射頻微波有源和無源電路提出了更高的要求，進一步加大了設計難度，主要體現在：

1）、技術指標高，設計調試量大；

2）、仿真計算量大，非線性交調與諧波分量增加；

3）、設計參數敏感度提高，對加工精度和參數準確度要求高；

4）、寄生效應突出，影響電路性能；

5）、與天線的協同設計與調試；

6）、發熱和溫升對電路性能的影響。

基於射頻/微波電路的這些特點，想要高效進行射頻/微波電路的設計，需要仿真軟體具備以下功能：

1）、具備強大的非線性電路設計仿真能力，能夠對任意多的諧波分量、多個電晶體、多級電路進行精確仿真，具備仿真整個收發鏈路，包括混頻、濾波、放大、倍頻、振蕩等的能力；

2）、能夠導入電路板布線數據和層疊結構，能夠方便地改變電路板材料特性，研究不同電路板材料和布線方式對性能的影響，並與非線性電路結合，仿真電路布線後的性能並進行優化；

3）、具備版圖生成和版圖電磁場仿真能力，能夠仿真結構緊湊的射頻微波電路的版圖效應，提高電路設計與藩鎮的精度；

4）、具備精確、魯棒的三位電磁場仿真設計工具，仿真各類濾波器、功分器、波導等結構；

5）、能夠與我們三維結構電磁場工具進行協同設計仿真，準確有源和無源電路中的三維互連結構對電路性能的影響。

二、ANSYS基於HFSS的射頻/微波電路系統設計仿真平臺

基於射頻/微波電路系統設計所遇到的上述特點與挑戰，ANSYS基於HFSS高頻工具和Designer電路系統設計工具，可以實現從底層器件（有源電路、無源器件）到封裝再到組件/系統完全在同一環境下，動態連結協同仿真。

ANSYS基於HFSS的射頻/微波電路系統設計仿真平臺如下圖：

該平臺的應用特點如下：

1）、支持射頻微波無源系統設計；

2）、支持高性能固態功率放大器設計；

3）、支持LTCC 模塊設計；

4）、支持微波單片集成電路（MMIC）設計；

5）、支持與天線系統的協同設計。

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    1991年至2003年任東南大學毫米波國家重點實驗室主任、東南大學電磁場與微波學科負責人。1991年至2003年，任東南大學毫米波國家重點實驗室主任、東南大學電磁場與微波學科負責人 [3]  。2001年11月，當選為中國工程院院士，信息與電子工程學部。2019年6月29日3時24分，中國毫米波技術領域傑出專家和教育家、全國教育系統勞動模範、全國高校科技先進工作者、第八、九、十屆全國政協委員、中國工程院院士 。