產品廠商新聞方案技術培訓下載招聘品牌展會視頻媒體國防軍民融合

  •  
     

    在射頻產品設計中將仿真與測量相結合

    2012-09-12 美國NI公司
    作者DAVID HALL
    RF產品高級經理
    美國國家儀器有限公司
          縮短產品開發周期一直以來都是研發機構的主要目標。減少開發時間的方法之一是將設計和測試工作同步進行——即通常遵循V型圖產品開發模式。這種方法已經應用于汽車業和航空業。
          在這些行業中,最終的產品是一個高度復雜的“由系統組成的系統”,V型圖的左側是設計,右側代表的是測試/驗證(如圖1所示)。V型圖真正的含義是指在整個系統開發完成之前,即開始對子系統進行測試和驗證,從而實現更高的效率。


     
    圖1: 當設計大型的“由系統組成的系統”時,從V型圖中可以很方便地看出:哪些子系統可以獨立于整個系統進行測試。
     
          并行設計和測試的方法,例如V型圖方法,在具有高度管制環境的行業中已經得到了普遍應用,而且這些方法在其它行業以及其它類型的設備中的使用也在不斷增加。例如,在半導體和消費電子行業,更短的產品生命周期和日益復雜的產品復雜性迫使企業不斷地減少產品開發時間。
          根據2009年 McKinsey公司對半導體IC設計過程的調查(www.mckinsey.com/Client_Service/Semiconductors/Latest_thinking/Getting_More_out_of_semiconductor_RD),半導體行業的產品生命周期與產品開發類型的比例大約是汽車行業的三分一。McKinsey公司的此項調查還估算出一個新半導體設計的平均開發時間大約是19個月。因此,他們認為企業的研發能力是一個關鍵區分因素。
          由于在產品開發過程中提高研發能力是企業的當務之急,并行設計和測試的理念已經遍及整個電子行業。實行這一目標的一個關鍵方法是增加電子設計自動化(EDA)仿真軟件和測試軟件間的連通性,并一直貫徹至組件級。
          開發過程中的軟件使用
          為了理解產品設計流程中仿真軟件的作用,理解軟件在產品開發的設計和測試兩個階段中的作用是很重要的。在初步設計和仿真中,EDA軟件用于仿真產品的物理或者電氣特性。實際上,我們可以認為EDA軟件是一種實用工具,可以使用數學模型來表示被測設備(DUT)在一系列輸入的條件下產生的輸出——然后向設計師展示這些參數指標。
          在產品開發的驗證/確認階段,工程師們使用軟件的環境略有不同——在真正的原型上自動進行測量。但是,與設計和仿真階段相似的是,驗證/確認階段需要EDA軟件工具使用的那些測量算法。


     
    圖2:在整個開發周期中,軟件起著關鍵作用。
     
          當前的EDA軟件的一個新特性是能夠不斷提高EDA環境和測試軟件間軟件之間連通性。更具體地說,這種連通性能夠實現:(1)現代的EDA軟件環境推動測量軟件的發展,以及(2)測量自動化環境能夠實現EDA設計環境的自動化。
          連通設計和測試軟件環境的好處之一是,它允許設計工程師在設計過程的早期階段就使用更為豐富的測量算法。這不僅讓工程師在設計過程中及早地了解其設計相關的重要信息,而且還能夠將來自驗證/確認過程的測量數據與仿真建立關聯。增加EDA和測試環境的連通性的第二個好處是,它允許測試工程師在設計過程中更快地開發工作測試代碼——最終減少復雜產品的上市時間。
          EDA豐富了測量的內容
          EDA和測試軟件的連通性改進產品設計過程的方法之一是提供了更豐富的測量。從根本上說,EDA工具使用行為模型來預測新設計產品的行為。但可惜的是,仿真設計的驗證所使用的測量標準,與用于驗證最終產品的測量標準完全不同——這使得關聯仿真和測量數據變得相當困難。
          一個日益明顯的趨勢是:在設計和測試過程中使用相同的工具鏈——這種趨勢最終能夠使工程師將測量結果及早引入到設計流程中。
    例如,考慮一個蜂窩多模式RF功率放大器的設計案例。過去,這種類型的放大器使用RF EDA工具來設計和建模,如AWR Microwave Office。在EDA環境中,工程師們通常“測量”RF的特性,如效率、1-dB壓縮點,并通過仿真獲取這些參數。但是,最終的產品必須應用額外的RF測量標準,以符合公開發布的蜂窩通信標準,例如,GSM/EDGE、 WCDMA、和 LTE。
          從過去來看,針對特定標準的參數測量數據,例如LTE標準的誤差向量幅度(EVM)和相鄰信道泄露比(ACLR),都需要連接被測設備的測量儀器,因為其測量方法非常復雜。而展望未來,由于EDA軟件和自動化軟件之間的連通性,能夠在EDA環境中的仿真設備上實現這些復雜的測量算法, 因此,工程師能夠及早地在設計階段就識別出系統相關的或者復雜產品相關的問題,從而大大地縮短產品的設計時間。
          產品開發流程的并行化
          將設計和測試過程連通的另一個趨勢是:使用EDA生成的行為模型,可加速產品驗證/確認過程和生產測試軟件的開發。過去,導致產品設計過程中效率低下的原因之一就是:對于一個特定的產品,只有在完成第一個物理原型后,才能夠開始開發測試代碼。
          改進這一過程的方法之一就是:針對一個特定的產品設計,建立其軟件原型,并將其作為編寫特性測試或產品測試代碼時的待測設備(DUT)。通過這一方法,特性測試或產品測試軟件的開發過程能夠與產品的設計過程并行,從而減少產品投向市場的總體時間。
          以Medtronic公司的工程師在最近的一個起搏器產品設計過程中所使用的方法為例,他們采用了一個新的軟件工具,將Mentor Graphics EDA環境與NI LabVIEW軟件連通。在連通這兩個軟件環境之后,Medtronic公司的工程師可以在生產出實際的產品之前,就開始著手建立一個測試工作站。這種設計方法所實現的固有的并行機制,能夠讓工程師比過去更快地將產品推向市場。
          Mentor Graphics公司系統工程部門的副總裁Serge Leef指出:“將EDA工具和我們的測試軟件連通,能夠在開發產品的同時開發測試工作站,并將測試結果更早地反饋至開發過程中,通過開發過程與測試過程的并行運行,而非串行運行,大大地縮短產品設計周期。”
    標簽: 仿真
    分享到:
     
     
    仿真 相關
     
     
    熱門產品
     
    推薦廠商
     
    關于我們 | 聯系我們 | 廣告服務 | 版權隱私 | 積分換禮 | 友情鏈接 | 站點導航 | 違規舉報
     
    非常幸运送彩金