射頻電路仿真的案例
微波射頻電路、IC及微系統設計領域有哪些前沿技術挑戰？
Ansys多學科仿真解決方案開啟了數字主線（Digital Thread），支撐起整個產品生命周期中的數據流，從產品構思和設計到制造運營，Ansys行業解決方案有助于加速數字化轉型和研發流程簡化。
微波射頻電路是雷達、通信、導航、測控、電子對抗及數據傳輸等系統中重要的組成部分。在科技以及5G技術發展的推動下，雷達和無線通信系統的指標如發射功率、接收靈敏度、帶寬、通道一致性等不斷提高，不斷推動射頻微波技術向毫米波和太赫茲，寬帶和超寬帶，高功率發射，高靈敏度等方向發展，此外新的器件和工藝如MMIC、LTCC、SiP、SoC等持續涌現，這些都為微波射頻電路設計帶來了新的挑戰。
另外，隨著系統小型化和高集成度的要求，射頻集成微系統已經成為射頻電路發展的熱門方向。射頻微系統通過半導體和封裝工藝集成無源和有源器件，集成度高、設計難度大，一旦設計指標未達到要求，重新設計成本非常高。
因此在需求推動和新技術引領下，微波射頻電路設計必須充分挖掘射頻器件的性能潛力，充分考慮電路版圖中互連結構的高頻耦合效應和寄生效應，充分考慮射頻電路與天線互相影響，才能降低設計風險，提高設計成功率，確保以較低的成本、較短的周期完成最終設計。
Ansys以電磁場仿真為基礎，結合電路與系統仿真和多物理場仿真，能夠對微波射頻電路與系統進行全方位的虛擬仿真設計與優化。基于Ansys工具，通過系統仿真，研究射頻電路與數字調制之間的指標分配；通過電路和器件仿真，實現高性能的微波電路和器件設計；通過場路協同仿真，更準確地評估射頻天線系統的整體性能；通過芯片-封裝-系統的微系統級仿真，評估復雜工況和極小尺寸下的產品性能。Ansys仿真技術最終實現微波射頻電路與系統的高效率、高質量設計。
展開 行業應用方案 | 微波射頻電路、IC及微系統
微波射頻電路是雷達、通信、導航、測控、電子對抗及數據傳輸等系統中重要的組成部分。
在國防科技以及5G技術發展的推動下，雷達和無線通信系統的指標如發射功率、接收靈敏度、帶寬、通道一致性等不斷提高，不斷推動射頻微波技術向毫米波和太赫茲，寬帶和超寬帶，高功率發射，高靈敏度等方向發展，此外新的器件和工藝如MMIC、LTCC、SiP、SoC等持續涌現，這些都為微波射頻電路設計帶來了新的挑戰。
另外，隨著系統小型化和高集成度的要求，射頻集成微系統已經成為射頻電路發展的熱門方向。射頻微系統通過半導體和封裝工藝集成無源和有源器件，集成度高、設計難度大，一旦設計指標未達到要求，重新設計成本非常高。
因此在需求推動和新技術引領下，微波射頻電路設計必須充分挖掘射頻器件的性能潛力，充分考慮電路版圖中互連結構的高頻耦合效應和寄生效應，充分考慮射頻電路與天線互相影響，才能降低設計風險，提高設計成功率，確保以較低的成本、較短的周期完成最終設計。
Ansys以電磁場仿真為基礎，結合電路與系統仿真和多物理場仿真，能夠對微波射頻電路與系統進行全方位的虛擬仿真設計與優化。基于Ansys工具，通過系統仿真，研究射頻電路與數字調制之間的指標分配；通過電路和器件仿真，實現高性能的微波電路和器件設計；通過場路協同仿真，更準確地評估射頻天線系統的整體性能；通過芯片-封裝-系統的微系統級仿真，評估復雜工況和極小尺寸下的產品性能。
展開 行業應用方案 | 微波射頻電路、IC及微系統
射頻微系統通過半導體和封裝工藝集成無源和有源器件，集成度高、設計難度大，一旦設計指標未達到要求，重新設計成本非常高。
因此在需求推動和新技術引領下，微波射頻電路設計必須充分挖掘射頻器件的性能潛力，充分考慮電路版圖中互連結構的高頻耦合效應和寄生效應，充分考慮射頻電路與天線互相影響，才能降低設計風險，提高設計成功率，確保以較低的成本、較短的周期完成最終設計。
Ansys以電磁場仿真為基礎，結合電路與系統仿真和多物理場仿真，能夠對微波射頻電路與系統進行全方位的虛擬仿真設計與優化。基于Ansys工具，通過系統仿真，研究射頻電路與數字調制之間的指標分配；通過電路和器件仿真，實現高性能的微波電路和器件設計；通過場路協同仿真，更準確地評估射頻天線系統的整體性能；通過芯片-封裝-系統的微系統級仿真，評估復雜工況和極小尺寸下的產品性能。Ansys仿真技術最終實現微波射頻電路與系統的高效率、高質量設計。
Ansys解決方案
Ansys微波射頻電路、IC及微系統解決方案以三維全波電磁場仿真軟件HFSS為基礎，結合電路仿真及電-熱-結構多物理場仿真技術，提供完整的仿真設計與優化方案。
展開 試論射頻電路PCB設計的困境和改善措施
射頻（RF）PCB 設計，在目前公開出版的理論上具有很多不確定性，常被形容為一種“黑色藝術”。通常情況下，對于微波以下頻段的電路（ 包括低頻和低頻數字電路）， 在全面掌握各類設計原則前提下的仔細規劃是一次性成功設計的保證。對于微波以上頻段和高頻的PC 類數字電路，則需要2~3 個版本的 PCB 方能保證電路品質。而對于微波以上頻段的RF 電路， 則往往需要更多版本的 PCB 設計并不斷完善， 而且是在具備相當經驗的前提下。由此可知 RF 電設計上的困難。
典型的射頻板
無線上網模塊
布局前需要熟知產品架構和信號流向
1 RF 電路設計的常見問題
1.1 數字電路模塊和模擬電路模塊之間的干擾
如果模擬電路（射頻）和數字電路單獨工作，可能各自工作良好。但是，一旦將二者放在同一塊電路板上，使用同一個電源一起工作，整個系統很可能就不穩定。這主要是因為數字信號頻繁地在地和正電源（>3 V）之間擺動，而且周期特別短，常常是納秒級的。由于較大的振幅和較短的切換時間， 使得這些數字信號包含大量且獨立于切換頻率的高頻成分。在模擬部分，從無線調諧回路傳到無線設備接收部分的信號一般小于1μV。因此數字信號與射頻信號之間的差別會達到 120 dB。顯然，如果不能使數字信號與射頻信號很好地分離， 微弱的射頻信號可能遭到破壞，這樣一來，無線設備工作性能就會惡化，甚至完全不能工作。
常見的干擾現象
數模射頻混合電路分區設計
1.2 供電電源的噪聲干擾
射頻電路對于電源噪聲相當敏感， 尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。微控制器會在每個內部時鐘周期內短時間突然吸入大部分電流， 這是由于現代微控制器都采用CMOS 工藝制造。因此， 假設一個微控制器以 1 MHz 的內部時鐘頻率運行，它將以此頻率從電源提取電流。
展開 
射頻電路電源和接地的設計方法
作者：Roger Bremer；Tracey Chavers；Zhongmin Yu
Maxim射頻產品部
低功耗射頻無線數據采集節點電路
節點硬件設計
節點電路總體設計
CC430F5137的供電電壓范圍為1.8～3.6 V，選程度用兩節7號電池來提供3 V的直流電壓。配合軟件的設置可以最大程度地降低功耗。系統的關鍵部分是射頻發送利用一個射頻的天線模塊，可以保證射頻通信的穩定性，此無線模塊由芯片的 RF_N和RF_P兩個引腳接入。另外根據射頻發送的需要，接入一個26 MHz晶振。
CC430F5137的P1.5、P1.6、P1.7引腳可以用于串口通信和SPI通信，使用這三個引腳作為串口調試，另外P1.1、P1.2、P1.3引腳可以用于SPI和I2C總線通信，這三個接口用來預留連接傳感器的芯片。系統的主電路圖如圖2所示。
地址設定電路
為了使每個節點的地址唯一，采用8位的撥碼開關SW進行地址設定。如圖3所示，可以由撥碼開關來設定終端節點的地址，可以設定255個不同的地址，每一個終端節點作為從設備向中繼節點發送數據，然后由中繼節點發送到用于網絡管理的主控MCU，完成無線傳感器網絡數據的傳送。
本文利用TI公司的CC430F5137芯片，采用射頻通信技術設計的無線數據采集節點，這種設計可以大大地減小系統的體積。本系統可以采集各種各樣的信號，能將采集到的數據安全穩定地傳送到中間數據采集點。設計中載波監聽功能和信道空閑評估功能改進的射頻發送函數，可以有效地提高多個節點同時發送數據時的抗干擾性。
展開 干貨｜射頻和數模電路PCB一般布局設計指南
本應用筆記提供關于射頻(RF)印刷電路板(PCB)設計和布局的指導及建議，包括關于混合信號應用的一些討論，例如相同PCB上的數字、模擬和射頻元件。內容按主題進行組織，提供“最佳實踐”指南，應結合所有其它設計和制造指南加以應用，這些指南可能適用于特定的元件、PCB制造商以及材料。
射頻板PCB布局原則
布局確定：布局前應對單板功能、工作頻段、電流電壓、主要射頻器件類型、EMC、相關射頻指標等有詳細了解，并明確疊層結構、阻抗控制、外形結構尺寸、屏蔽腔和罩的尺寸位置、特殊器件加工說明（如需挖空、直接機殼散熱的器件尺寸位置）等。另外還應明確主要射頻器件功率、散熱、增益、隔離度、靈敏度等指標以及濾波、偏置、匹配電路的連接，對功放電路還應得到器件手冊推薦的匹配走線要求或射頻場分析軟件仿真得到的阻抗匹配電路指導。
物理分區：關鍵是根據單板的主信號流向規律安排主要元器件，首先根據RF 端口位置固定RF 路徑上的元器件，并調整其朝向以將RF 路徑的長度減到最小，除要考慮普通布局規則外，還須考慮如何減小各部分間相互干擾和抗干擾能力，保證多個電路有足夠的隔離，對于隔離度不夠或敏感、有強烈輻射源的電路模塊要考慮采用金屬屏蔽罩將射頻能量屏蔽在RF 區域內。
電氣分區：布局一般分為電源，數字和模擬三部分，要在空間上分開，布局走線不能跨區域。
展開 《Ansys_微波射頻電路與系統-連接器》現已開放領取
射頻連接器的設計難點
1.1 連接器的設計挑戰
1.1.1 電磁設計
1.1.2 結構可靠性設計
1.1.3 散熱設計
1.2 連接器的電氣性能
1.3 電磁與熱及結構的多物理場耦合分析
2. ANSYS全面的連接器多物理場仿真解決方案
2.1 ANSYS多物理場概述
2.1.1 電磁場解決方案
2.1.2 熱/應力解決方案
2.1.3 流體動力學解決方案
3. 案例 – N型連接器的多物理場可靠性分析
3.1 仿真設計過程
3.2 建立多物理場仿真流程
3.2.1 熱仿真分析
3.2.2 熱性能分析結果
3.2.3 不同輸入功率下的溫升曲線
3.3 結構仿真
4. 案例 – 射頻直角接頭的電熱耦合分析
4.1 直角接頭的材料選用
4.2 設計要點:支撐介質
4.3 Teflon熱性能分析
4.4 Fluoroloy H熱性能分析
4.5 連接器熱性能
5. 案例 – AEDT平臺連接器的電熱耦合分析
5.3 AEDT平臺的電-熱材料定義
5.4 AEDT平臺的電-熱耦合仿真
6.
展開 干貨|射頻電路設計要點（1.3萬字長文）
5.2.8 由于功放板設計的特殊情況，容許 2 塊單板之間信號穿過屏蔽罩，并用飛線連接， 如圖
4、射頻走線與地
舉個例子來說吧。我們將對多層電路板進行射頻線仿真，為了更好的做出對比，將仿真的PCB分為表層鋪地前的和鋪地后的兩塊板分別進行仿真對比;表層未鋪地的PCB文件如下圖1所示(兩種線寬):
圖1a：線寬0.1016 mm的射頻線(表層鋪地前)
圖1b：線寬0.35 mm的射頻線(表層鋪地前)
首先將線寬不同的兩塊板(表層鋪地前)由ALLEGRO導入SIWAVE，在目標線上加入50Ω端口。針對不同線寬0.1016mm和0.35mm， 我們的仿真結果如圖2所示，圖中顯示的曲線是S21，仿真頻率范圍為800MHz-1GHz。
展開 采用升壓開關與補償電路均集成于器件內部于一體的射頻放大芯片-WT20-1809
射頻放大芯片（如低噪聲放大器LNA、功率放大器PA）的核心功能是通過放大高頻信號實現無線通信的穩定傳輸，其工作原理分為發射鏈路和接收鏈路兩部分。
一、發射鏈路（數字信號→射頻信號）：
調制與放大?：基帶數字信號經調制器加載到高頻載波（如5G的64QAM調制），再通過驅動放大器初步放大。
波與功率放大?：信號經帶通濾波器去除雜波后，進入功率放大器（PA）提升至天線發射功率（手機通常為1~23dBm）。
天線輸出?：放大后的信號通過天線開關切換至發射天線輻射至空中。
二、接收鏈路（射頻信號→數字信號）：
微弱信號接收?：天線接收的微弱射頻信號（低至-100dBm）經天線開關進入低噪聲放大器（LNA），在抑制噪聲的前提下放大至可處理水平（LNA增益≥15dB）。
混頻與解調?：放大后的信號與本地振蕩器產生的基準信號混頻，下變頻至中頻或基帶（如28GHz毫米波降至幾百MHz中頻），再經解調器還原為數字信號。
動態控制?：內置射頻控制器實時調整PA功率和LNA增益，優化不同環境下的信號穩定性。
由工采電子代理的韓國WellangWT20-1809是一款單通道低噪聲塊轉換調節器（LNBR）；專為模擬和數字衛星接收器設計，屬于單片式線性及開關電壓調節器，可用于通過同軸電纜向兩個LNB下轉換器提供穩定的功率和接口信號。
WT20-1809集成了升壓開關和補償電路，極大地簡化了系統架構，降低成本，同時保證了極低的噪聲和紋波值；采用符合I2C?標準的接口，工作頻率高達400 kHz，便于數據傳輸，同時設有音調控制引腳，可控制內部生成的22 kHz音調的開關，方便進行DiSEqC?音調編碼。
此外還提供了一整套故障寄存器，符合各種常見標準，包括過電流、熱關斷、低電壓和功率不良等。
展開 【Ansys線上直播回看】HFSS中的無縫場路協同仿真技術更新
『點擊觀看直播回放』
射頻微波產品的研發趨勢是小型化和集成化，天線和饋線網絡、射頻有源和無源部件被更緊密的結合在一起，其性能相互影響，而場路一體化仿真成為用戶亟需解決的新需求。HFSS具備強大的電磁場仿真功能，兼具射頻微波電路與系統仿真能力。尤其近年來，其電磁場和電路仿真設計界面已經集成在統一的Ansys電子桌面中，從而使得電磁場和射頻電路協同仿真更加便捷，仿真數據在兩者之間無縫傳遞，用戶可更加準確評估高集成度射頻微波模塊或子系統的整體性能。
此次網絡直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網絡直播錄播內容，供大家回看學習。
▼▼▼2020 Ansys網絡研討會有獎反饋
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『或點擊此處進入報名通道』
展開 
11/10 HFSS中的無縫場路協同仿真技術更新
課程簡介：
射頻微波產品的研發趨勢是小型化和集成化，天線和饋線網絡、射頻有源和無源部件被更緊密的結合在一起，其性能相互影響，而場路一體化仿真成為用戶亟需解決的新需求。HFSS具備強大的電磁場仿真功能，兼具射頻微波電路與系統仿真能力。尤其近年來，其電磁場和電路仿真設計界面已經集成在統一的Ansys電子桌面中，從而使得電磁場和射頻電路協同仿真更加便捷，仿真數據在兩者之間無縫傳遞，用戶可更加準確評估高集成度射頻微波模塊或子系統的整體性能。
本次網絡研討會將帶您了解最新的HFSS無縫場路協同仿真技術！
講師簡介：
羅輝
Ansys公司高頻應用工程師，負責HFSS等高頻電磁仿真軟件的售前售后技術支持，在天線、微波器件、射頻電路和射頻系統干擾等應用方向具有深厚的行業經驗和技術積累，為客戶提供量身定制的高頻電磁場仿真方案、軟件使用培訓和設計咨詢等各方面服務。
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1948276965/index?c=jishulink
展開 2025大賽優秀作品 | 精準量化仿真探索——大小尺度共存的 HFSS 建模挑戰與 EMIT 射頻靈敏度仿真應用
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創新實踐，充分展現了仿真技術的無限潛能。我們將陸續為大家分享獲獎佳作，帶您一同領略仿真賦能創新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
作品名稱：精準量化仿真探索——大小尺度共存的 HFSS 建模挑戰與 EMIT 射頻靈敏度仿真應用
作者： 林翰軒 | 中興通訊股份有限公司 射頻工程師
關鍵詞：低量級EMI，大小尺度共存，射頻靈敏度
作者說
利用Ansys工具能通過簡單的步驟進行復雜模型建模操作，并提供了一系列的統一設置、簡化方法、模型修補方案、快速計算方案，在電磁仿真中表現出很高的準確度，是十分適合電磁類設計的軟件。
大小尺度共存模型簡化后的網格剖分
信號向高速化發展，EMI問題愈發嚴重，制約CPE家端產品WIFI覆蓋性能。面對低量級EMI問題，亟需大小尺度模型共存的系統級仿真方案提供優化指導。本研究課題基于智能家端產品進行了小尺寸走線、大尺寸結構天線共存的低量級EMI挑戰性仿真研究，并重點分享了仿真關注的精準化、簡易化、快速化三個方向的研究進展，對于準確仿真結果進行了展示，并基于Ansys建立了相關仿真平臺，促進工具平臺思路的普及。
挑戰/需求
高速信號低量級EMI輻射的可視化分布
高速信號特性有四種特質：干擾成因復雜性、輻射路徑多樣性、低量級EMI輻射、特定走線依賴性。面對低量級EMI問題，亟需大小尺度模型共存的系統級仿真方案提供優化指導。
展開 7/21 Ansys射頻芯片（RFIC）電磁場仿真技術介紹
射頻芯片（RFIC）因其工作頻率高、尺寸精細、結構復雜等特點，對其進行電磁場仿真和參數抽取長期以來都是芯片設計過程中的重要挑戰，射頻芯片設計師一直在追求能夠對大規模、高集成度的射頻芯片進行更高效更精準的電磁場仿真解決方案。Ansys最前沿的射頻芯片電磁場仿真技術可以使仿真無縫集成到芯片EDA設計流程中，綜合設計功能幫助設計師快速找到多種形式傳輸線、螺旋電感等無源結構的最佳設計，其獨有的電磁場求解引擎可以針對芯片特有的3D結構實現高達110GHz頻率的高效率高精度參數抽取，同時滿足最嚴苛的容量要求，從而幫助設計師在密集走線、電容器陣列和有源器件上對芯片整體的電磁場性能進行仿真，設計師也可以選擇使用業界標準的3D電磁場求解引擎HFSS對芯片的關鍵部分進行高精度仿真驗證。而且Ansys具有強大的Post-LVS RLCK抽取功能，可提供前所未有的容量，使設計師分析極其復雜的版圖，輕松獲得大型數字總線和敏感RF走線之間的復雜電磁分布和耦合結果，在Sign-off階段準確預測芯片內潛在的電磁干擾情況。
會議大綱：
1. RFIC的完整的電磁場仿真重要性
2. Ansys完整電磁場仿真解決方案-HELIC
3. HELIC內置四大平臺介紹與實例
4.
展開 官方免費 | 系統級射頻干擾仿真方法與案例演示
直播簡介
隨著電子系統的發展日益復雜化，搭載在同一設備平臺上的通信系統數量持續增加，這導致在平臺上共址的各個射頻系統分布越來越密集，各系統間勢必會產生相互的電磁干擾，敏感的接收設備和系統鏈路受到干擾的幾率也隨之加大。特別是當多個射頻系統同時工作時，原本單一工作狀態下性能卓越的射頻接收系統很可能完全失效，如何保證復雜射頻系統的抗干擾能力成為通信設備射頻工程師面臨的一大挑戰。
ANSYS專業的多射頻系統抗干擾仿真軟件EMIT能夠幫助工程師快速解決系統級抗干擾難題，軟件自帶豐富的收發信機和射頻部件庫，支持多保真度的天線和射頻器件模型，極大地簡化了復雜射頻系統的建模難度，能夠計算高達上百萬信道的干擾情況，充分考慮所有潛在的干擾因素，自動診斷干擾路徑和產生機理，全面直觀的后處理界面為工程師提供詳盡的仿真結果，是業界功能強大的系統級射頻抗干擾仿真工具。
本直播將以功能講解結合案例演示的方式，介紹如何使用EMIT實現多射頻系統的抗干擾仿真。
主要內容如下：
1. 多射頻系統抗干擾仿真的必要性和難點
2. ANSYS EMIT核心功能和系統級射頻干擾仿真流程
3. 案例演示
4.
展開 