一種射頻電路性能參數(shù)退化仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于射頻電路可靠性技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種射頻電路性能退 化仿真設(shè)計與實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 射頻電路的功能是由射頻電路的性能參數(shù)表示的，隨著射頻電路工作時間的增 加，射頻電路的性能將會發(fā)生變化，一般情況下射頻電路的性能會隨著時間的增加而降低， 因此可以充分利用射頻電路的性能退化參數(shù)對射頻電路的健康狀態(tài)進行評估。
[0003] 然而，傳統(tǒng)的射頻電路的性能退化分析主要是通過加速壽命試驗的方式進行，由 于目前的電子系統(tǒng)大多為高可靠性系統(tǒng)，其性能的退化即使在加速壽命試驗中也變化的非 常緩慢，因此若想獲得射頻電路的性能退化數(shù)據(jù)，往往需要進行長時間的退化試驗，不僅費 時而且費力。采用仿真手段對射頻電路性能退化進行仿真，則能有效的克服這一缺點，方便 快速的得到可靠性分析結(jié)果，節(jié)省了大量的人力物力。
[0004] 對于射頻電路來說，其可測的性能退化參數(shù)有很多，如電壓、電流、噪聲等。但是在 實際的使用以及理論分析可知，單獨的使用任一參數(shù)對射頻電路進行健康評估得到的結(jié)果 都不能有效的反映當前射頻電路的工作狀態(tài)。
[0005] 基于上述原因，本發(fā)明提出了一種基于EDA軟件ADS2012進行射頻電路性能退化 分析的仿真方法，結(jié)合實際的射頻電路，采用S參數(shù)對射頻電路性能退化進行分析，該特征 參數(shù)可有效的反映射頻電路的健康狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種射頻電路性能參數(shù)退化仿真方 法，利用射頻電路的性能退化S參數(shù)對射頻電路的健康狀態(tài)進行評估，具有簡單易行的特 點。
[0007] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明介紹一種射頻電路性能參數(shù)退化仿真方法，包括以 下步驟：
[0008] (1)、測量被測射頻電路溫度每升高Δ T所對應(yīng)的功率P及S參數(shù)；
[0009] (2)、計算被測射頻電路在不同溫度條件下的穩(wěn)定性系數(shù)K1
[0011] 其中，P其2為溫度升高到第i個ΔΤ后所對應(yīng)的S參數(shù)，i = 1，2,…，η，η表示被測射頻電路最大升高η個Δ T ;
[0012] (3)、計算被測射頻電路在不同溫度條件下的性能退化時間
[0013] Q=IP1-P1Ilt1/^
[0014] 其中，Q為被測射頻電路溫度每升高Δ T所轉(zhuǎn)移的能量，即轉(zhuǎn)換成的熱能，P1表示 被測射頻電路溫度升高到第i個AT時所測量的功率，h表示被測射頻電路溫度升高到第 i個Δ T時所對應(yīng)的性能退化時間；
[0015] (4)、計算被測射頻電路的老化時間
[0017] (5)、將不同溫度條件下的S參數(shù)及對應(yīng)的穩(wěn)定性系數(shù)K1分別輸入到ADS2012仿 真軟件，經(jīng)過仿真后得到被測射頻電路的性能退化趨勢。
[0018] 本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實現(xiàn)的：
[0019] 本發(fā)明一種射頻電路性能參數(shù)退化仿真方法，首先測量被測射頻電路溫度每升高 Δ T所對應(yīng)的功率P及S參數(shù)，再計算被測射頻電路溫度每升高Δ T所需總能量，以及被測 射頻電路在不同溫度條件下的穩(wěn)定性系數(shù)和性能退化時間，再將不同溫度條件下的性能退 化時間求和，得到被測射頻電路的老化時間，最后將不同溫度條件下的S參數(shù)及對應(yīng)的穩(wěn) 定性系數(shù)分別輸入到ADS2012仿真軟件，經(jīng)過仿真后得到被測射頻電路的性能退化趨勢。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)一種射頻電路性能參數(shù)退化仿真方法的流程圖；
[0021] 圖2是基于ATF54143的低噪聲放大器的原理圖；
[0022] 圖3是低噪聲放大器電路的Sll參數(shù)在室溫50°C條件下的老化趨勢；
[0023] 圖4是低噪聲放大器電路的S12參數(shù)在室溫50°C條件下的老化趨勢；
[0024] 圖5是低噪聲放大器電路的S21參數(shù)在室溫50°C條件下的老化趨勢；
[0025] 圖6是低噪聲放大器電路的S22參數(shù)在室溫50°C條件下的老化趨勢；
[0026] 圖7是低噪聲放大器電路的穩(wěn)定性K在室溫50°C條件下的老化趨勢；
[0027] 圖8是Sll分別在50°C、80°C和100°C下的性能退化軌跡；
[0028] 圖9是S12分別在50°C、80°C和100°C下的性能退化軌跡；
[0029] 圖10是S21分別在50°C、80°C和100°C下的性能退化軌跡；
[0030] 圖11是S22分別在50°C、80°C和100°C下的性能退化軌跡；
[0031] 圖12是加 YIELD分析的Sll與未加 YIELD分析Sll的性能退化比較；
[0032] 圖13是加 YIELD分析的S12與未加 YIELD分析S12的性能退化比較；
[0033] 圖14是加 YIELD分析的S21與未加 YIELD分析S21的性能退化比較；
[0034] 圖15是加 YIELD分析的S22與未加 YIELD分析S22的性能退化比較；
[0035] 圖16是加 YIELD分析的K與未加 YIELD分析K的性能退化比較；
[0036] 表1是各元器件變化對射頻電路可測參數(shù)的影響；
[0037] 表2是50°C仿真溫度條件下電路老化時間及S參數(shù)退化；
[0038] 表3是在仿真溫度為80°C和100°C條件下電路老化時間；
[0039] 表4是仿真溫度50°C條件下加上YIELD分析的電路老化時間及S參數(shù)退化。
【具體實施方式】
[0040] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。
[0041] 實施例
[0042] 圖1是本發(fā)明一種射頻電路性能參數(shù)退化仿真方法流程圖。
[0043] 在本實施例中，結(jié)合基于ATF54143的低噪聲放大電路，對射頻電路性能參數(shù)進行 分析以選取能夠有效的反映當前射頻電路工作狀態(tài)的性能特征參數(shù)。
[0044] 如圖1所示，本發(fā)明一種射頻電路性能參數(shù)退化方法包括以下具體步驟：
[0045] Sl、搭建被測射頻電路
[0046] 基于ATF54143的低噪聲放大電路的設(shè)計目標如下：
[0047] 工作頻率：2· 4 - 2. 5GHz ;
[0048] 噪聲系數(shù) NF〈0. 7 ;
[0049] 增益 Gain>12;
[0050] VSWRin<l. 5, VSWRout<l. 5 ；
[0051] 圖2即為搭建完成的基于ATF54143的低噪聲放大電路。
[0052] S2、測量被測射頻電路溫度每升高Δ T所對應(yīng)的功率P及S參數(shù)；
[0053] 對于射頻電路，它可以直接進行測量的性能參數(shù)有電流、噪聲和S參數(shù)等。因此需 要結(jié)合基于ATF54143的低噪聲放大電路，對射頻電路性能參數(shù)進行分析以選取能夠有效 的反映當前射頻電路工作狀態(tài)的性能特征參數(shù)。從圖2可以看出，基于ATF54143的低噪 聲放大器的元器件有RU R2、R3、L3、L4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、Cll組成。元器件RU R2、 R3、L3、L4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、Cll在四種故障模式對在射頻電路可測參數(shù)影響如表1 所示。
[0054] 表1是基于ATF54143的低噪聲放大電路中各元器件變化時對性能參數(shù)的影響統(tǒng) 計表。
[0055] CN 105184023 A 說明書 4/9 頁
CN 105184023 A I兄明書 5/9 頁
[0057] 表1
[0058] 如表1所示，與使用單一的射頻電路輸出參數(shù)相比，使用S參數(shù)對射頻電路的健康 度進行評估則會盡可能準確的反應(yīng)射頻電路的工作狀態(tài)。
[0059] 下面基于ATF54143的低噪聲放大電路在室溫50°C條件下，電路溫度每升高KTC 時，測量基于ATF54143的低噪聲放大電路所對應(yīng)的功率P及S參數(shù)如表2所示