Продукты Genesys - Модуль Harbec Simulation

Genesys Harbec позволяет независимым разработчикам ВЧ- и СВЧ-схем резко повысить производительность и надежность широкого ассортимента активных компонентов и подсистем. В этом модуле учитываются нелинейные эффекты, выходящие за рамки возможностей средств линейного моделирования. Он на несколько порядков быстрее чем Spice, и обеспечивает высокую производительность при крайне привлекательной стоимости владения. Модуль Genesys Harbec может быть полезен в работе над каждым проектом высокочастотных устройств, в котором используются полупроводники в корпусе или на кристалле.

Универсальное высокопроизводительное проектирование активных схем

Genesys Harbec – это модуль нелинейного моделирования в частотной области на основе анализа методом гармонического баланса. Он позволяет рассчитывать спектральные параметры установившегося напряжения и тока во всех узлах схемы, многократно используя стандартные отраслевые модели и параметры нелинейных устройств, но работая непосредственно в частотной области. Модуль Harbec на несколько порядков быстрее чем SPICE выполняет проектирование большинства активных высокочастотных устройств, имеет более высокий динамический диапазон и использует самые точные физические модели частотной области, результаты измерений и электромагнитного моделирования.

Модуль Harbec также преодолевает ограничения средств линейного моделирования, позволяя создавать робастные проекты, в которых учитываются зависимость от электрического смещения, искажения и многие другие эффекты, представленные в приведенной ниже таблице. При использовании с тысячами моделей нелинейных устройств, уже имеющимися в библиотеках Genesys, модуль Harbec помогает предвидеть и устранять проблемы, связанные с проектированием нелинейных устройств.

Краткий обзор продукта

Анализ и оптимизация многотональных сигналов методом гармонического баланса

Разработчики могут указать любое количество основных тонов для анализа. Можно анализировать и оптимизировать спектр произвольной сложности, которая ограничивается только памятью и временем.

Анализ и оптимизация DC

Разработчикам высокочастотных и беспроводных устройств необходимо знать, каким образом изменение напряжения смещения влияет на АЧХ проектируемых изделий. Модуль HARBEC позволяет настраивать смещение и почти мгновенно видеть, как это влияет на поведение схемы. Также можно использовать механизм оптимизации, чтобы определить, какие напряжения обеспечат наилучшие характеристики.

Настройка в реальном времени

Модуль Harbec был оптимизирован для обеспечения высокой скорости, что позволяет выполнять настройку многих схем в реальном времени. Разработчики быстро оценивают чувствительность схем и выполняют точную подстройку простым нажатием кнопки мыши или клавиши на клавиатуре. Настройка значений параметров компонентов и обновление графиков искажений в усилителе осуществляются в реальном времени. В этом моделировании используются точные результаты электромагнитного моделирования пассивных устройств согласования.

Совместное моделирование с модулем Empower

Разработчики могут моделировать нелинейные параметры схем с помощью точного моделирования электромагнитных характеристик компонентов с распределенными параметрами. Впервые разработчики получили возможность выполнять совместное моделирование с использованием метода гармонического баланса и электромагнитного моделирования. При этом в полном объеме используются точность электромагнитного моделирования и универсальность нелинейного моделирования.

При использовании Genesys совместное электромагнитное моделирование и моделирование схем являются почти прозрачными для пользователей. В макет добавляются внешние порты электромагнитного моделирования и выполняется моделирование. В это время GENESYS незаметно для пользователя распознает компоненты с сосредоточенными параметрами, удаляет их, добавляет внутренние порты и выполняет электромагнитное моделирование. Затем многопортовые данные прозрачным образом включаются в моделирование методами теории цепей. После завершения первоначального проектирования можно в интерактивном режиме настроить компоненты с сосредоточенными параметрами или автоматически оптимизировать их на высокой скорости. Теперь, после добавления модуля Harbec, нелинейные схемы со встроенными компонентами с сосредоточенными параметрами проверяются без трудоемкой передачи данных. Так как все модули моделирования интегрированы в единую среду, можно легко управлять всеми данными с одного рабочего места.

Оптимизация характеристик с помощью искусственного интеллекта

Помимо функций, разработанных в результате практического применения, модуль Harbec также включает самые последние технологии для обеспечения точности и высокой производительности анализа. Этот модуль на основе одно- и n-мерных быстрых преобразований Фурье и почти периодических ортогональных преобразований Фурье позволяет сравнивать результаты анализа и исключать эффекты наложения спектров (например, шумы преобразований Фурье). В модуле Harbec используются прямые методы в отношении разреженных и неразреженных систем. Для анализа больших схем с многочисленными частотами используются методы подпространства Крылова. Этот решающий алгоритм крайне важен для оптимизации, так как он резко сокращает время анализа и требования к памяти.

Наиболее важным достижением, однако, было применение средств искусственного интеллекта для нахождения и использования наилучшей стратегии сближения технологий. Для решения задач нелинейного моделирования используются многие технологии. Программное обеспечение может настраивать уровни питания, уровни сигнала, количество спектральных тонов или даже нелинейности характеристик устройств. В зависимости от схемы различные технологии будут сходиться быстрее. В режиме «обучения» среда анализирует различные подходы и определяет тот из них, который работает быстрее всего. Эта информация сохраняется, чтобы обеспечить более быстрое выполнение моделирования в будущем.

Автоматическая линеаризация нелинейных устройств

Чтобы облегчить моделирование нелинейных и линейных (S-параметров) компонентов на одной и той же принципиальной схеме, модуль Harbec выполняет анализ DC на схемах и линеаризует любые нелинейные устройства. После этого линейная модель используется в моделировании S-параметров. Теперь можно настроить смещение, чтобы улучшить характеристики S-параметров, а также можно исследовать статистические характеристики по сравнению со смещением. Помимо упрощения линейного/нелинейного моделирования автоматическая линеаризация облегчает процесс проверки и оптимизации параметров нелинейных моделей для приведения их в соответствие с измеренными S-параметрами.

Доступные сигналы и источники

Чтобы создать реальные сигналы, можно использовать широкий ассортимент сигналов для моделирования схемы. Задача нахождения основных частот для всех частот источников сигналов выполняется модулем Harbec автоматически. Помимо стандартного одночастотного напряжения, тока и источников питания, модуль Harbec включает импульсные, регулярные кусочно-линейные и другие пользовательские источники.

Доступные модели

Модуль Harbec включает более 6000 нелинейных моделей деталей, предлагаемых более чем 25 производителями. В распоряжении пользователя имеется большой ассортимент дискретных биполярных плоскостных транзисторов, полевых транзисторов с барьером Шоттки, полевых МОП-транзисторов и диодов. Помимо включенных ВЧ- и СВЧ-устройств можно импортировать почти любую модель SPICE.

Импорт моделей SPICE

Тысячи моделей и схем были разработаны с помощью таблиц соединений SPICE, которые давно являются отраслевым стандартом. Модуль Harbec поддерживает большинство элементов SPICE и обеспечивает непосредственное использование таблиц соединений схем. Эта функция дает разработчикам доступ к широкому ассортименту моделей схем, доступных в сети Интернет и в литературе.

Каким образом можно приобрести модуль Genesys Harbec?

Genesys Harbec может быть добавлен в качестве модуля в любую среду Genesys. Он также может быть включен в состав следующих пакетов Genesys:

• Genesys Nonlinear Pro, Genesys Integrated (а также нескольких более старых пакетов компании Eagleware-Elanix, в отношении которых до сих пор предоставляется техническая поддержка)

Модуль Harbec взаимодействует с другими модулями Genesys

• Модуль Harbec не зависит ни от каких других пакетов, кроме Genesys Core.
• Модуль Harbec позволяет выполнять совместное моделирование со всеми средствами электромагнитного моделирования в среде Genesys, включая Empower, Momentum GX и Sonnet Link.
• Модуль Harbec (или Cayenne) требуется для анализа DC нелинейных моделей устройств, а также моделирования линейных S-параметров нелинейных моделей устройств.
• Заказные пользовательские нелинейные модели устройств можно добавить в модуль Harbec с помощью комплекта средств моделирования с развитыми возможностями, недорогого комплекта, обеспечивающего возможности Verilog-A. Это особенно полезно для мощных устройств III-V, моделей диодов и аналоговых моделей.

Электронные демонстрации и самоучители

Примечание. Эти демонстрации можно просмотреть только в Internet Explorer

• Harbec Walkthrough (Краткий обзор модуля Harbec) - март 2003 г.
• Power Amplifier Design with Genesys (Проектирование усилителей мощности с помощью Genesys) - март 2003 г.
• Oscillator synthesis and simulation with Genesys (Синтез и моделирование генераторов с помощью Genesys) - март 2003 г.
• Low-Noise Amplifier Design with Genesys (Проектирование малошумящих усилителей с помощью Genesys) - март 2003 г.

Публикации и примечания

Указания по применению

• Using Genesys to Generate Load Pull Data (Использование GENESYS для генерации данных нагрузочных диаграмм), Указания по применению №23 компании Eagleware, ноябрь 2004 г. (PDF) (Образцы файлов)
• Using GENESYS to Design Power Amplifiers (Использование Genesys для проектирования усилителей мощности), Указания по применению №21 компании Eagleware, август 2003 г. (PDF)
• Simulating a GaAs FET Power Amplifier with Genesys (Моделирование усилителей мощности на арсенид-галлиевых полевых транзисторах с помощью Genesys) (PDF, 765 КБ), Указания по применению №14 компании Eagleware, март 2002 г. (PDF)
• Low Noise Amplifier for 1900 MHZ Applications (Малошумящий усилитель для устройств, работающих в диапазоне 1900 МГц), Указание по применению, компания Eagleware, февраль 2001 г.

Статьи

• 2001-2002 CAD Benchmark (Контрольные задачи САПР в 2001-2002 гг.), Microwave Engineering Europe, март 2002 г. Дополнительно: Исходные технические условия контрольной задачи и представленные компанией Eagleware результаты моделирования (PDF)
• Non-Linear Simulation on Every Desktop (Нелинейное моделирование на каждом рабочем столе), Microwave Journal, заглавная статья, август 2000 г. (PDF)

Литература о продуктах

• Harbec: Harmonic Balance Simulator (Анализ методом гармонического баланса). (PDF, 700 КБ)