微波電路的計算機輔助設(shè)計技術(shù)及常用的CAD軟件

1、微波電路的計算機輔助設(shè)計技術(shù)及常用的CAD軟件        自20世紀(jì)70年代以來，微波電路CAD技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進步。一方面是各CAD軟件廠商推出了很多通用和專用的微波電路CAD軟件產(chǎn)品，包括電原理圖輸入和微波電路的圖形輸入、電路的仿真和優(yōu)化、容差分析、版圖生成及輸出、與測試儀器接口等功能，并有許許多多的電路模型庫、元件庫、半導(dǎo)體器件的線性模型庫和非線性模型庫等可供選擇，應(yīng)該可以說是功能強大、使用方便、應(yīng)有盡有。而另一方面，微波電路CAD軟件也已被廣泛應(yīng)用于各種微波電路的設(shè)計，并成為微波工程師必須掌握的設(shè)計

2、工具。6.1 常用的微波電路CAD軟件 微波電路的CAD軟件大致可以分成下面幾類：       線性/非線性微波電路仿真軟件；       2.5D平面電路電磁場仿真軟件；       3D電磁場仿真軟件；       系統(tǒng)仿真軟件；       專用電路的設(shè)計軟件。       排版軟件 表2 主

3、要的微波電路CAD軟件簡介 序號 名稱 主要性能 廠商 1 ADS 綜合軟件包 Agilent 2 Serenade 綜合軟件包 Ansoft 3 MW Office 線性/非線性電路、2.5D電磁場仿真 AWR 4 GENESYS 線性/非線性電路、濾波器設(shè)計等 Eagleware 5 MMICAD 線性/非線性電路設(shè)計 OPTOTEK 6 Momentum 2.5D平面電路電磁場仿真 Agilent 7 Ensemble 2.5D平面電路電磁場仿真 Ansoft 8 em 2.5D平面電路電磁場仿真 Sonnet 9 HFSS 3D電磁場仿真 Ansoft 10 MW Studio 3D電

4、磁場仿真 CST 11 Symphony 系統(tǒng)仿真 Ansoft 12 Clementine 共形天線設(shè)計 Ansoft 13 Protel 電路板布線 PROTEL 14 AutoCAD 電路板布線 Autodesk 6.2 微波電路計算計輔助設(shè)計-簡介 微波電路計算計輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)是電子設(shè)計自動化（EDA）技術(shù)的一個分支，用于射頻及微波電路的計算機仿真和優(yōu)化設(shè)計。 與其它電子EDA技術(shù)相比，微波電路CAD軟件具有以下幾個特點：            必須有精確的傳輸線模型和各種器件模

5、型；            有時必須采用電磁場仿真等數(shù)值仿真工具；            一般都具有S參數(shù)分析的功能。 在微波電路CAD技術(shù)中，各種傳輸線及其不均勻區(qū)模型、元件之間的寄生耦合模型以及微波有源器件的非線性模型等，在技術(shù)上的難度都非常大。 微波電路CAD包括線性微波電路的S參數(shù)計算、直流分析、線性/非線性噪聲分析、非線性電路的瞬態(tài)分析、非線性電路的諧波分析（功率壓縮、交調(diào)和諧波特性等）

6、、優(yōu)化設(shè)計、容差分析、2.5D及3D電磁場仿真、布線和版圖設(shè)計等，甚至還可以包括微波器件的建模和參數(shù)提取以及計算機輔助測試。 線性電路：采用等效電路模型和S參數(shù)矩陣級聯(lián)計算。 非線性電路：Spice、諧波平衡法、包絡(luò)仿真法等。 電磁場仿真：常采用矩量法和有限元法等數(shù)值計算方法。 給定電路的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、各個元件的初始值，以及電路的設(shè)計指標(biāo)的目標(biāo)參數(shù)，CAD軟件將自動改變各元件值，直到滿足要求。 CAD軟件通常都具有的，也是最常用的優(yōu)化方法是隨機優(yōu)化和梯度法。當(dāng)然，一些軟件還提供了其它的優(yōu)化方法供選擇。 微波電路CAD設(shè)計的步驟可大致總結(jié)如下：     &

7、#160;      根據(jù)技術(shù)性能指標(biāo)的要求，選擇半導(dǎo)體器件。            對于不需要半導(dǎo)體器件的微波無源電路，根據(jù)技術(shù)性能指標(biāo)的要求，選擇網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。            根據(jù)所選器件的具體參數(shù)，設(shè)計匹配電路的拓撲結(jié)構(gòu)。          &#

8、160; 確定（或計算）電路中各個元件的初始值。            根據(jù)技術(shù)性能指標(biāo)的要求，設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)（或參數(shù)）。            根據(jù)經(jīng)驗或試驗性地選擇若干優(yōu)化變量（或元件）。            選擇優(yōu)化方法，并進行優(yōu)化。      

9、;      進行容差分析。            進行版圖的設(shè)計并輸出版圖。            進行性能指標(biāo)的復(fù)核，進行版圖的檢查，并提出結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。            必須保證器件選擇、匹配電路或網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計的正確性。  &

10、#160;         電路中各元件初始值的選擇應(yīng)盡量準(zhǔn)確。這將有利于優(yōu)化計算的快速收斂，并保證優(yōu)化設(shè)計能夠達到全局最優(yōu)點，而不是局部的極?。ɑ驑O大）點。            對于存在多個優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)的一般情況，應(yīng)根據(jù)實際的需要，分出主次或考慮折衷，并進行加權(quán)。            關(guān)于優(yōu)化變量（或元件）的選擇

11、，一方面可以根據(jù)自己的經(jīng)驗，另一方面也可以先選擇其中幾個進行試探。特別是當(dāng)元件（或變量）較多時，一般不主張都選擇為優(yōu)化變量。            對于優(yōu)化方法的選擇，通常是先隨機法，后梯度法，這樣將有助于使設(shè)計達到全局最優(yōu)。            在電路設(shè)計的過程中，必須要考慮元件標(biāo)稱值的因素。另外對于分布參數(shù)電路，電路參數(shù)的取值必須要符合相應(yīng)的工藝要求。 6.3 設(shè)計舉例 頻率范圍:1.952.05GHz； 管子型號:AT-41411，為微波雙極晶體管 CAD軟件：ADS