TR组件电气设计仿真系统设计方案1.docx

TR组件电气设计仿真系统设计方案1.docx

《TR组件电气设计仿真系统设计方案1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《TR组件电气设计仿真系统设计方案1.docx（72页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

TR组件电气设计仿真系统设计方案1

文档编号

文档版本

V1.0

集成框架体系系统

TR组件电气设计仿真系统设计方案

北京索为高科系统技术有限公司

文档签署记录

项目名称

集成框架体系系统

项目编号

文档名称

TR组件电气设计仿真系统设计方案

文档编号

文档版本

V1.0

拟制

签署人

签署日期

职务

校对

审核

批准

文档会签记录

单位及部门

签名

单位及部门

签名

文档修改记录

版本

修改说明

修改人

修改日期

校对

审核

批准

生效日期

V1.0

完成文档内容撰写

张旸

2014.8.18

1TR组件电气设计仿真系统设计（张旸）

1.1TR形式选择

1.1.1模板功能

本模板是根据任务书要求选择TR基本形式，最初设置4种经典TR基本形式，输出所选择的TR基本形式。

1.1.2模板输入

序号

参数名称

参数类型

单位

参数来源

参数说明

1

TR基本形式

枚举

——

界面下拉选择

根据任务书要求，选择TR基本形式

2

查看任务书

文件

——

任务书

1.1.3模板输出

序号

参数名称

参数类型

单位

参数说明

1

TR基本组件结构

——

――

输出TR基本组件结构

1.1.4模板界面

本模板的界面包括TR形式选择界面及TR基本形式编辑界面。

TR形式选择界面如图11所示：

图11TR形式选择界面

左键单击“编辑”，弹出如下图界面：

图12TR基本形式编辑界面

右键单击图12中某一行，弹出如上图选项框，可对当前行进行删除操作。

左键单击图11中“查看任务书”，从服务器下载并打开任务书Word文档。

左键单击图11中“关闭”，当前窗口关闭，流程暂停。

左键单击图11中“确定”，完成该模板的操作，并自动进入下一模板。

流程图如图13所示：

图13流程图界面

右键单击图标，弹出菜单项，选择从该处起子菜单下的交互执行选项，可以从当前步骤继续执行。

1.1.5使用方法

1.启动TDE软件，打开TR形式选择模板，左键单击交互运行，弹出TR形式选择界面。

2.在TR基本形式下拉框中可选择TR基本形式，左键单击“编辑”，可以对TR基本形式进行删除操作。

3.左键单击“查看任务书”，可以从服务器下载并打开任务书Word文档。

4.左键单击“关闭”，当前窗口关闭，流程暂停。

5.左键单击“确定”，完成该模板的操作并自动进入下一模板。

1.2TR结构与参数确定

1.2.1模板功能

在TR基本形式的基础上，根据任务书，编辑TR组件结构，选择关联器件。

在编辑后，可对TR模板（包括TR组件结构及关联元器件选择参数）进行保存。

可对TR组件输入参数进行增加、删除及编辑等操作。

1.2.2模板输入

序号

参数名称

参数类型

单位

参数来源

参数说明

1

TR组件结构

——

——

1.1输出

2

TR组件输入参数

——

——

界面输入

详见附录1.6.3

1.2.3模板输出

序号

参数名称

参数类型

单位

参数说明

1

TR组件拓扑图

——

——

2

元器件关联情况

——

——

3

TR模板

文件

——

1.2.4模板界面

本模板的界面包括TR结构与参数界面、关联元器件选择界面、参数表编辑界面、另存为TR模板界面、查看模板列表界面。

TR结构与参数界面如图14所示：

图14TR结构与参数界面

在TR组件编辑区中，左键单击右侧图区中的器件图标，如是未关联器件，左键单击右下角关联元器件，弹出关联元器件选择界面；如是已关联器件，则显示器件的前几项指标，左键单击右下角的查看器件详细指标，弹出关联元器件选择界面。

左键单击左侧图区中的器件图标，并按住不放，拖动到右侧图区中。

可在右侧图区中增加相应器件图标。

为方便用户使用，器件图标均采用与ADS中相同或相近的图标。

右键单击右侧图区中的器件图标，弹出菜单如图15所示：

图15右键单击右侧图区器件图标弹出菜单项

可删除器件图标，或对器件进行连线，其中箭头方向表示信号流向，双向表示收发共用，默认从左到右的支路为发送支路，从右到左的支路为接收支路。

左键单击TR组件编辑区下方的“恢复默认”，可使TR组件结构编辑区中右侧图区恢复到默认状态（TR模板保存的状态），且关联元器件状况也恢复到默认状态（TR模板保存的状态）。

左键单击TR组件编辑区下方的“查看关联元器件”，或左键单击器件图标后的“关联元器件”或“查看器件详细指标”，则弹出关联元器件选择界面，如图16所示：

图16关联元器件选择界面

关联元器选择界面左侧区域中包含的器件可分为19大类，其中某些大类又可细分为几个子类，每一子类（如无子类，则是大类）下，包含若干项器件型号。

左键单击某一项器件型号，可在右侧区域中查看其具体参数，左键单击文字前的方框，选中该项，表示关联该器件，左键单击右下角的取消，则恢复操作前的状态，并关闭该窗口；左键单击右下角的关联该器件按钮，则表示关联该器件成功，并关闭该窗口。

左键单击图14中TR组件输入参数框右侧的“编辑参数表”，弹出参数表编辑界面，如图17所示：

图17参数表编辑界面

右键单击相应行，出现如下图选择框，可对参数进行增加与删除。

图18右键单击某一行弹出菜单项

左键双击单元格，可对单元格内容进行编辑。

在图17中，左键单击“确定”，保存修改内容，并关闭当前窗口；左键单击“取消”，不保存修改内容，并关闭当前窗口。

左键单击图14中TR组件输入参数框右侧的“恢复默认”，则恢复TR组件输入参数到默认值。

左键单击图14中TR组件输入参数框右方“另存为TR模板”，弹出另存为TR模板界面，如图19：

图19另存为TR模板界面

输入模板名称和说明，左键单击保存，即可保存当前TR模板（包括TR组件结构及关联元器件选择参数）；左键单击取消，则不保存当前TR模板。

左键单击图14中TR组件输入参数框右方“查看模板列表”，弹出TR基本形式编辑界面（图12），可通过单击右键对TR基本形式进行删除操作。

左键单击图348中“关闭”，当前窗口关闭，流程暂停。

左键单击图348中“确定”，完成该模板的操作，并自动进入下一模板。

1.2.5使用方法

1.启动TDE软件，打开TR结构与参数确定模板，左键单击交互运行，弹出TR结构与参数确定界面。

2.在上方的TR组件结构编辑区进行编辑，可对器件进行增加、删除、连线。

右键单击TR组件编辑区右下方的“查看关联元器件”，或左键单击器件图标后的“关联元器件”或“更改关联元器件”，则弹出关联元器件选择界面，对元器件进行关联。

3.左键单击“另存为TR模板”，可对当前TR模板（包括TR组件结构及关联元器件选择参数）进行存储。

4.左键单击“编辑参数表”，可对TR组件输入参数进行增加、删除与编辑等操作。

5.左键单击“确定”，完成该模板的操作并自动进入下一模板。

1.3TR电路参数计算

1.3.1模板功能

本模板的主要功能是下载器件参数模型、根据TR组件输入参数计算相应的TR组件输出参数，并可对其进行保存与查看。

1.3.2模板输入

序号

参数名称

参数类型

单位

参数来源

参数说明

1

TR组件拓扑图

——

——

1.2输出

1.3.3模板输出

序号

参数名称

参数类型

单位

参数说明

1

TR组件拓扑图

——

——

2

器件模型文件

——

——

3

TR组件输出参数版本文件

——

——

1.3.4模板界面

TR电路参数计算界面如图110所示：

图110TR电路参数计算界面（发射参数）

在TR组件拓扑图区域，左键单击相应器件图标，显示器件型号等前几项指标。

左键单击“查看器件详细指标”，则弹出所选器件的详细指标界面，如图111和图112所示：

图111TR器件详细指标界面

（1）

图112TR器件详细指标界面

（2）

查看完毕后，左键单击“关闭”，则关闭当前窗口，返回图110。

左键单击图110中TR组件拓扑图区域右侧“下载器件模型”，则根据相应的器件详细指标中的仿真参数中的超链接，从服务器下载相应的仿真模型到本地，并弹出仿真模型下载提示界面，如图113所示：

图113TR仿真模型下载提示界面

左键单击“打开文件夹”，则打开组件仿真模型文件夹。

左键单击“关闭”，则关闭当前窗口。

左键单击图110中TR组件输出参数区域右侧的“计算输出指标”，则根据如下方案计算各项指标，并写入相应的单元格中。

1.3.4.1发射参数

（1）输出功率

在发送支路（从左到右）上找到末级功率放大器（最右端的功率放大器），在器件库中查询其饱和输出功率，用其值减去末级功率放大器后端所有无源器件的插入损耗的和，则得到输出功率。

举例：

以图114为例说明：

图114发射参数计算示例

在图114中，对于功率放大器（假设型号为：

WFD080120—P41—1），在器件库中查询其饱和输出功率值（41dBm）减去其后端环形器的插入损耗（0.5dB），则得到输出功率（40.5dBm）。

（2）驱动功率

在发送支路上，找到末级功率放大器，在器件库中查询其增益参数。

增益参数的取得，是由比较其P-1输出功率与饱和输出功率值的大小得来的。

如P-1输出功率值较大，则增益参数取小信号增益；如P-1输出功率值较小，则增益参数取功率增益。

用末级功率放大器的饱和输出功率减去增益参数即得到末级功率放大器输入功率，即驱动放大器输出功率。

在发送支路上，找到驱动放大器，在器件库中查询其增益参数。

增益参数的取得，是由比较其P-1输出功率与上个步骤得到的驱动放大器输出功率的大小得来的。

如P-1输出功率值较大，则增益参数取小信号增益；如P-1输出功率值较小，则增益参数取功率增益，并给出如图115所示的警告。

用上一步骤中得到的驱动放大器输出功率减去增益参数即得到驱动放大器输入功率（如有多个驱动放大器，则依次方法依次向前推算）。

图115驱动放大器要求的输出功率过大警告提示

用上一步骤得到的驱动放大器输入功率加上驱动放大器前端所有无源器件的插入损耗的和，则得到驱动功率。

举例：

在图114的发送支路上，对于功率放大器，在器件库中查询其增益参数。

增益参数的取得，是由比较其P-1输出功率（38dBm）与饱和输出功率值的大小得来的。

如P-1输出功率值较大，则增益参数取小信号增益（25dB）；如P-1输出功率值较小，则增益参数取功率增益（19dB）。

用功率放大器的饱和输出功率（41dBm）减去增益参数（19dB）即得到即驱动放大器输出功率（22dBm）。

在图114的发送支路上，找到驱动放大器（假设型号为：

WFD080120—P41—1），在器件库中查询其增益参数。

增益参数的取得，是由比较其P-1输出功率（38dBm）与上个步骤得到的驱动放大器输出功率（22dBm）的大小得来的。

如P-1输出功率值较大，则增益参数取小信号增益（25dB）；如P-1输出功率值较小，则增益参数取功率增益（19dB），并给出如图115所示的警告。

用上一步骤中得到的驱动放大器输出功率（22dBm）减去增益参数（25dB）即得到驱动放大器输入功率（-3dBm）。

用上一步骤得到的驱动放大器输入功率（-3dBm）加上驱动放大器前端开关的插入损耗（2dB）与移相器的插入损耗（8.5dB），则得到驱动功率（7.5dBm）。

（3）总功耗

计算单个放大器的功耗，在器件库中查询其工作电压（漏极）与工作电流（漏极），相乘即可得到其功耗，对所有放大器的功耗求和，即可得到总功耗。

举例：

在图114的发送支路上，有两个放大器，对于功率放大器，其工作电压（漏极）（8V）与工作电流（漏极）（5A）的乘积为40W；对于驱动放大器，其工作电压（漏极）（8V）与工作电流（漏极）（5A）的乘积为40W。

则总功耗为80W。

（4）总热耗

计算输出平均功率，通过图14中输入的最大发射占空比与输出功率相乘，即可得到其输出平均功耗，注意dBm与W单位的换算。

其计算公式为：

dBm=10lg（功率值/1mW）。

用（3）中的总功耗减去输出平均功耗，即可得到总热耗。

举例：

对于图114的发送支路，对于图14中的输入参数，假设最大发射占空比（30%）与输出功率（40dBm/10W），则输出平均功耗为3W。

则总热耗为77W。

（5）发射效率

用（4）中得到的输出平均功率除以（3）中得到的总功率，再乘以100%，即可得到发射效率。

举例：

对于图114的发送支路，输出平均功率为3W，总功率为80W，则发射效率为3.75%。

（6）脉冲平顶降落

左键点击图110中TR组件输出参数区域右侧的“脉冲顶降计算器”，弹出如图116界面：

图116脉冲顶降计算器界面

手动输入U、I、n、

的值，左键单击“计算”，则在下方显示根据公式计算出的电源储能电容C的值。

左键单击“关闭”，则关闭当前窗口。

（7）元器件热耗

如图117所示，

图117TR电路参数计算界面（发射支路元器件）

对于放大器，先计算其功耗，在器件库中查询其工作电压（漏极）与工作电流（漏极），相乘即可得到其功耗。

用功耗减去饱和输出功率与图14中输入的最大占空比的乘积，即可得到其热耗。

对于无源器件，其热耗等于其输入功率减去其输出功率（注意应将单位换算成W，再相减，否则出错）。

举例：

对于图114中的功率放大器而言，其功耗为工作电压（漏极）（8V）与工作电流（漏极）（5A）的乘积为40W。

用40W减去饱和输出功率（41dBm/12.59W）与图114中输入的最大占空比（30%）的乘积，得到其热耗为3.78W。

对于图114中的环形器，其输入功率为41dBm（12.59W），其输出为40.5dBm（11.22W），相减，得到热耗为1.37W。

1.3.4.2接收参数

（1）本振输入功率

先确定接收模块中有无混频器，如无，则不计算本振输入功率；如有，则计算本振输入功率。

本振接口到混频器之间的支路为本振支路，从辐射口到集合口的支路为信号支路。

先找到混频器，在器件库中查询该混频器的本振驱动功率，用它减去本振支路上所有放大器的增益参数（如为功率放大器，则增益参数取小信号增益；如为低噪放大器，则增益参数取增益），加上本振支路上所有无源器件的插入损耗，则得到本振支路的本振输入功率。

将计算所得的本振输入功率与图348的本振输入功率相比较，如果计算所得的值较小，则本振支路满足要求；如果计算所得的值较大，则本振支路不满足要求，弹出如图118错误提示框：

图118本振支路增益不足警告提示

举例：

以图119为例说明：

图119接收参数计算示例

图119中有混频器，需计算本振输入功率，先找到混频器（假设型号为：

XXXXXXX），在器件库中查询其本振驱动功率（15dBm），减去本振支路上放大器（假设型号为：

WFD080120—P41—1）的增益参数（25dB），本振支路上没有无源器件，则得到本振支路的本振输入功率为-10dBm。

将计算所得的本振输入功率（-10dBm）与图348的本振输入功率（5dBm）相比较，计算所得的值较小，本振支路满足要求。

（2）噪声系数

如果接收模块中没有混频器，则噪声系数的计算公式为：

其中，

与

的取值规则如下表：

公式中的符号

器件类别

所取指标

（倍数）

放大器

噪声系数

其他无源器件

插入损耗（倍数）

（倍数）

放大器

放大器增益

其他无源器件

插入损耗的倒数（倍数）

如果接收模块中有混频器，则还需在F的基础上加上F除以混频器镜频抑制度的值，得到总的噪声系数。

注意，在计算时，应将所有值先转换为有效值，计算完后，在转化为dB值。

举例：

图119中有混频器，先计算F，需要先计算

与

等参数。

限幅器（假设型号为：

XXXXXXX）：

=1.096，

=0.912；

低噪放大器（假设型号为：

NC1072C-812）：

=1.585，

=1000；

混频器（假设型号为：

XXXXXXX）：

=10，

=0.1；

90º功分器（假设型号为：

XXXXXXX）：

=0.871，

=1.148；

中频滤波器（假设型号为：

XXXXXXX）：

=1.259，

=0.794；

中频放大器（假设型号为：

NC1072C-812）：

=1.585，

=1000。

将所有值代入公式，可计算得F=0.896。

在器件库中查询混频器的镜频抑制度为30dB，则可得总的噪声系数为0.897，约为-0.47dB。

（3）接收增益

在信号支路上，用所有放大器的增益（如为功率放大器，则增益参数取小信号增益；如为低噪放大器，则增益参数取增益）的和，减去所有无源器件的插入损耗的和，则得到接收模块的接收增益。

举例：

图119中，有两个放大器（假设型号为：

NC1072C-812），则所有放大器的增益的和为60dB，无源器件的插入损耗：

90º功分器（假设型号为：

XXXXXXX）（-0.6dB），混频器，限幅器（假设型号为：

XXXXXXX）（0.4dB），混频器（假设型号为：

XXXXXXX）（10dB），中频滤波器（假设型号为：

XXXXXXX）（1dB），其插入损耗的和为10.8dB。

计算可得，接收模块的接收增益为49.2dB。

（4）P-1输入功率

先找到末级功率放大器的输出端，假定其输出为其P-1输出功率。

然后向前反推，每经过一个放大器，则减去其增益参数（如为功率放大器，则增益参数取小信号增益；如为低噪放大器，则增益参数取增益），每经过一个无源器件，则加上其插入损耗。

在每一个放大器的输出端，判断其输出功率与其P-1输出功率的大小，如果P-1输出功率较大，则满足要求；如果P-1输出功率较小，则不满足要求，并弹出如图120所示警告界面：

图120放大器P-1输出功率过低警告提示

最后，依次方法，反推得接收端的P-1输入功率。

举例：

图119中，找到中频放大器，P-1输出功率为10dBm，减去增益（30dB），得到中频滤波器的输出功率为-20dBm，加上中频滤波器的通带损耗（1dB），得90º功分器的输出功率为-19dBm，加上90º功分器的插入损耗（-0.6dB）,得混频器的输出为-19.6dBm，加上混频器的变频损耗（10dB），得低噪放大器的输出为-9.6dBm，与P-1输出功率（10dBm）相比较，满足要求，减去增益（30dB），得限幅器的输出功率为-39.6dBm，加上限幅器的插入损耗（0.4dB），得到接收端的P-1输入功率为-39.2dBm。

（5）噪声电平

利用如下所示的公式计算噪声电平：

其中，NF为噪声系数，

为接收机带宽，

为信号灵敏度，

为接收增益，

为噪声电平。

举例：

图119中，从图348取得噪声系数NF（3dB），中频带宽

（10MHz），计算得

为-41dBm。

从图348取得接收增益

（30dB），计算得

为-11dBm，约为0.079mw从而可计算得噪声电平

为1.99mv。

左键单击图110中TR组件输出参数区域右下侧的“保存为新版本”，则弹出保存TR组件输出参数界面，如图121所示：

图121保存TR组件输出参数界面

输入文件名，左键单击保存，则当前TR组件输出参数保存成功。

左键单击图110中TR组件输出参数区域右下侧的“查看历史版本”，则弹出保存TR组件历史设计版本界面，如图122所示：

图122TR组件历史设计版本界面

左键单击左侧区域中某一项，可以在右侧区域中显示其说对应的发射参数与接收参数。

右键单击左侧区域中某一项，可以弹出菜单项，设为最新版本或删除当前版本。

左键单击某一项前面的勾选框，打钩表示选中，未打钩表示未选中。

左键单击“多版本对比”，则对所有打钩的项进行对比，弹出多版本对比界面如图123所示：

图123多版本对比界面

左键单击“确定”，则保存当前修改，关闭当前窗口；左键单击“取消”，则不保存当前修改，关闭当前窗口。

左键单击图110中“关闭”，当前窗口关闭，流程暂停。

左键单击图110中“确定”，完成该模板的操作，并自动进入下一模板。

1.3.5使用方法

1.启动TDE软件，打开TR电路参数计算模板，左键单击交互运行，弹出TR电路参数计算界面。

2.左键单击TR组件拓扑图区域中器件图标，可查看器件指标，左键单击“查看器件详细指标”，可进一步查看器件的详细指标。

3.左键单击下载器件参数模型，可从服务器下载相应的仿真模型到本地。

4.左键单击计算输出指标，根据方案计算各项指标，并写入相应的单元格中。

5.左键单击“保存为新版本”，可对当前TR组件输出参数进行存储。

左键单击“查看历史版本”，可对TR组件历史设计版本进行查看、选择与比较。

6.左键单击“确定”，完成该模板的操作并自动进入下一模板。

1.4电路联合仿真

1.4.1模板功能

本模板的主要功能是打开ADS，并在ADS中放置所需用到的器件。

可以打开元器件库进行查看。

ADS仿真完成后，如果满足要求，则可进入下一步；如不满足要求，则可返回3.6.2TR结构与参数确定步骤，进行修改与编辑。

1.4.2模板输入

序号

参数名称

参数类型

单位

参数来源

参数说明

1

TR组件示意图

——

——

1.3输出

元器件关联情况

——

——

1.2输出

1.4.3模板输出

序号

参数名称

参数类型

单位

参数说明

1

脚本文件

——

——

1.4.4模板界面

电路联合仿真界面如图124所示：

图124电路联合仿真界面

图124中操作信息区域显示了步骤名称及其简要说明。

左键单击操作信息区域下方的“启动工具”，则启动ADS软件，同时生成基于AEL语言（ADS支持的二次开发语言）的脚本文件到指定路径（后台运行），生成脚本文件成功后，弹出如图125界面：

图125生成脚本文件成功界面

左键单击“打开文件夹”，则打开脚本文件所在路径。

左键单击“关闭”，则关闭当前窗口。

然后，用户在打开的ADS界面中，选择Tools->PlaybackMacro...选项，导入本地程序生成的dem文件，即可将sNp文件自动导入到ADS中对应的sNp模型中，如图126所示：

图126sNp文件自动导入ADS中对应sNp模型

左键单击“打开元器件库”，则打开图113提示框所示文件夹，可进行元器件详细参数的查看。

A