无线设计的增强3D, EM和电热模拟
现代无线通信系统基于不断扩展的标准阵列，并拥有新的和复杂的功能。这使得本已具有挑战性的设计和测试过程更加复杂。Keysight Technologies的高级设计系统(ADS)软件已被射频和微波设计人员用于解决最苛刻的问题。其最新发布的ADS 2017引入了开创性的解决方案、一系列新的3D功能和增强的电路、电磁(EM)和电热模拟性能，以帮助设计人员满足现代无线通信设计的严格要求。
图1LNA的可编辑3D布局。
优化的三维设计-当今无线设计的复杂性不断增加，需要改进的查看和编辑解决方案。借助ADS2017中的新3D功能，现在可以在三维中可视化和编辑印刷电路板(PCB)或MMIC/RFIC布局(请参阅ADS2017)图1)．这为验证设计是否满足需求和帮助发现错误提供了一个强大的工具。ADS 2017新的3D功能还简化了多层设计中的通孔拼接、密集区域的布线以及在准备EM模拟时进行复杂结构选择。
图2倒装封装PA的多技术电热模拟，显示封装截面(a)、PA模具(b)和3D热剖面(c)。
增强的三维电热模拟为了避免使用需要高密度布局或采用先进工艺(例如GaN和GaAs)的功率放大器(PA)模块进行昂贵的电路修改，设计人员必须在胶带制作之前评估电路的热性能。ADS电热模拟器为设计人员提供了一个与ADS布局环境和电路模拟器紧密集成的全3D热求解器。它计算完整的系统或芯片温度剖面，并在电路模拟器中注释此信息，用于精确的温度电路分析。ADS 2017将这些功能更进一步，允许多种技术一起进行热模拟。
图3三维史密斯图显示EVM表面与PA的负载阻抗。
例如，考虑一个倒装芯片的PA设计，并封装在QFN包中。该设计包括模具、层压板、铜凸块和包装，从而产生了难以分析的高度可变热阻剖面。图2显示ADS 2017内部的多技术衬底设置和整个3D芯片的热分析，具有出色的分辨率和精度。有了这些信息，设计师可以进行必要的编辑，并以高度的信心录制。
简化的三维数据可视化ADS 2017为设计人员提供了一种使用Python处理ADS模拟结果的简单方法。该功能释放了分析、操作和可视化ADS结果的新功能，适用于Python专家用户，以及以前没有经验的用户。对于非程序员，Keysight提供了包含Python脚本的工作区。一个带有可下载代码的示例应用程序是3D Smith图表的创建，这是一种图形辅助工具，可以使用单个图形可视化大量信息。例如，3D史密斯图可以绘制阻抗随频率、电压或其他变量的变化情况，因此设计人员可以在这些参数之间做出明智的权衡决定图3)．
图4fem产生的电磁波用于芯片封装和键合线(a)和带有板互连的PCB (b)。
强大的三维电磁仿真ADS中的三维有限元法(FEM)引擎是一种全波电磁模拟器，用于分析频域的三维电磁效应。它特别适用于模拟元件的电磁效应，如高速和RFIC封装、键合线、天线、片内和片外嵌入式无源和PCB互连。FEM引擎完全集成在ADS和Keysight的3D建模和仿真环境EMPro中。与手动导出和导入相比，从引擎中导出和导入设计是自动的，以节省时间并最大限度地减少错误。
随着ADS 2017和EMPro 2017的发布，FEM引擎变得更加强大图4)．更智能的网格创建器，自适应网格算法，使用混合顺序函数和并行频率点求解，使ADS 2017中的FEM比其前身平均快1.5到2倍。此外，磁盘空间的使用减少了大约50%。这使得射频和微波设计人员更容易使用FEM引擎。
图5CoilSys自动化PCell构造，因此RFIC设计人员可以创建drc清洁的PCell。
3D Via Designer-在模拟高速信号互连时，在高频下准确的via模型是一个关键问题。为了解决这个问题，ADS 2017引入了Via Designer，这是一个用于创建和建模单端或差分PCB通孔的工具，让设计师完全控制通孔的参数。Via Designer采用有限元方法充分表征模型的电磁效应，保证了较高的频率精度。它支持参数化扫描，能够在全通道模拟期间对电路进行微调。使用这种新工具，消除了与通孔设计相关的不确定性。
自动化PCell构建丰富而强大的仿真选项以及与Keysight公司的GoldenGate软件(RFIC仿真的“黄金标准”)的集成，使ADS成为启动和完成硅RFIC设计的优秀平台。ADS 2017通过添加CoilSys进一步补充了这一功能，CoilSys是一个附加实用程序，可自动构建螺旋电感器(单端或差动)，变压器，平衡管，螺线管和传输线的PCell图5)．得到的pcell是干净的设计规则检查(DRC)，可以在RFIC设计中使用。CoilSys消除了手工创建布局单元，这通常是一项费力的任务，并且不能有效地利用RFIC设计人员的时间。用CoilSys创建的布局是EM模拟的，可以参数化组件合成，以及设计优化。
更强大、更全面的模拟在无线通信系统设计环境中，最微小的优势可能意味着设计成功或失败的差异，ADS 2017中强大而全面的新功能可能正是当今设计师需要的工具。
Keysight科技公司
加利福尼亚州圣罗莎
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