ADS仿真在電子裝備試生產中的運用

蘭楊茂 羅紹彬 羅小平

（中國電子科技集團公司第二十九研究所 四川省成都市 610036）

1 引言

裝備試生產是指裝備在完成設計后、正式批量投產前進行的試制過程，是裝備從研制轉向批生產的一個關鍵過渡環節，在提高裝備質量、制造成熟度方面具有至關重要的作用。通過試生產，把影響裝備質量的技術問題、設計問題和制造問題盡可能地排除在裝備批生產之前[1]。因此，要提高產品設計和制造整體質量，必須高度重視裝備的試生產。

2 電子裝備試生產的特點

2.1 電子裝備的復雜性

電子裝備是以電磁信號的獲取、傳輸、處理為目標，以機械結構為載體的一類裝備[2]，比如衛星載荷、導航等。典型電子裝備由天線、混頻器、處理電路等相關硬件和軟件組成。涉及知識面廣且專業性強，在裝備試生產中，對試生產人員的要求較高。

2.2 圖紙的正確性有待檢驗

圖紙是電子裝備生產的基礎。在產品設計階段，由于產品技術問題或設計問題，可能導致產品的圖紙發生多次的變更，而由于缺乏試制的過程，很難從圖紙識別出存在的問題以及潛在的風險，因此需要在試生產中，對圖紙的正確性進行充分的檢驗。

2.3 技術問題未充分暴露

電子裝備通過其研制過程，其主要的技術問題已經得到解決，但是由于研制的產品數量較少，其測試充分性和全面性可能存在不足等原因，可能導致一些潛在技術問題，未能在研制中充分暴露出來，或雖暴露但對問題的認識不足，未予以整改。而這些問題，都會隨產品帶入到試生產過程，可能給試生產造成較大影響。

2.4 試生產人員排故困難

由于電子裝備的技術復雜、涉及的專業較多，很難在短時間內實現對產品的設計思想、設計思路、產品原理深入學習，達到產品技術狀態深入的掌握。所以一旦出現異常或者故障問題，試生產人員需要花費大量時間去分析和排除，延長了生產的制造周期。

2.5 缺乏必要的培訓手段

電子裝備交付用戶后，需要對用戶進行技術培訓。培訓一般在固定場所進行，由于電子裝備價值較高、體型較龐大，并且需要儀器和供電及對設備冷卻的環境，很難在物理實體上開展長期的培訓與教學，并實現全功能、性能的充分性測試與展示。所以如何在不具備實物的條件下，把產品的工作原理、信號流程、電路特性、產品維護保養等由抽象變成具象，讓用戶學習更直觀，更能理解，也是試生產過程中的一個瓶頸。

圖1：某頻率變換電路ADS 仿真圖

圖2：某頻率點混頻前后仿真結果

圖3：放大濾波電路ADS 仿真圖

圖4：通道特性ADS 仿真結果圖

3 ADS仿真技術在試生產中的運用

3.1 快速學習產品特性

為了解電子產品的特性，需要對其進行測試、分析，通常的方法是直接在產品上開展分析。但當產品還未裝配出來，或者儀器設備缺乏時，可以借助ADS 強大的仿真功能，幫助試生產人員快速了解、掌握產品的性能、特性、工作原理。試生產人員根據設計圖紙，可以方便地搭建出ADS 仿真電路，快速了解電路的特性。如某電子設備，為達到某指標要求，采用了兩次變頻的方案，寄生干擾多，給產品試生產帶來較大的困難。在哪些頻段容易受到干擾。根據混頻原理，混頻輸出除需要的中頻信號外，還會產生許多不需要的頻率分量（寄生頻率），混頻輸出可用下式表示：

式中，fI…………………………輸出中頻頻率

fL…………………………輸入本振頻率

fR…………………………輸入信號頻率

m、n 為任意整數，m 代表輸入信號的諧波次數，n 代表輸入本振的諧波次數，m、n 的不同組合，可能產生落入到中頻帶寬內的干擾信號，影響到接收或發射系統的工作，在工作頻帶較寬或者采用多次變頻技術的電子裝備中，這種干擾比較明顯。

利用ADS 仿真技術，試生產人員很快掌握了該變頻電路的工作原理、變頻特性、寄生干擾等，為生產該產品打下了良好的基礎。

具體方法是，首先建立ADS 仿真圖，如圖1 所示。然后根據自己想了解的內容進行仿真。

3.2 驗證設計圖紙的正確性

圖2 是某頻率點在第1 級混頻前、第1 級混頻后、第2 級混頻后、最后輸出的頻率及其寄生頻率仿真結果。很清晰的展示了頻率變換的過程。

可見頻率變換過程中產生了寄生干擾頻率，但通過濾波,寄生干擾頻率得到了有效抑制，得到了較干凈的中頻輸出。如果不對寄生干擾頻率進行濾除，設備無法工作。實際測試結果驗證了仿真的正確性。

可見通過仿真，設計圖紙的正確性得到了檢驗，技術問題得到了驗證，裝備試生產人員對電路的性能、特性、工作原理建立了充分的認知。

3.3 識別產品的技術狀態

試生產的產品，由于工藝不成熟，其狀態與研制產品的狀態會有區別，加上元器件生產中本身容許的誤差，會造成試生產產品的產品與研制產品的狀態有差異。利用ADS 仿真軟件，可快速了解產品在不同參數下的狀態，分析元器件參數在發生容許的偏差時，產品特性的分布情況或者產品滿足技術指標的機率，為試生產人員了解產品特性打下基礎。

圖3 是一種常用的放大濾波電路，如圖4 所示，為無偏差的設計值通道特性ADS 仿真結果圖和通過設置放大器和濾波器的容許偏差以及可接受的增益特性，可得到偏差按高斯分布時的仿真結果，也就是產品成品率。試生產人員對產品特性有了更深入的掌握。

3.4 排除產品故障

產品若出現問題就要追根溯源，但這面臨兩個方面的問題。一方面要借助專用的儀器，在缺少儀器、設備分析往往無法開展；另一方面，目前的電子裝備集成度較高，留出的檢測點十分有限，若要判斷故障原因，需要利用相關知識進行綜合判斷，這對試生產人員的知識水平要求較高。利用ADS 仿真技術，可模擬出電路中某個器件或某個部分發生故障時電路的輸出特性，模擬出電路的故障，既減少了對專用的儀器、設備的依賴程度，且不需要搭建專用測試臺，同時也降低了對試生產人員的知識水平的要求。

3.5 在技術培訓應用

利用ADS 仿真技術，在講解電路原理的同時，通過實時改變電路元器件的參數可同步得出仿真電路的運行過程和輸出特性的仿真曲線，對學員感興趣的電路進行仿真和分析，簡單、直觀，可快速理解產品的工作原理、特性[3]。

4 結束語

利用ADS 仿真技術，實現了裝備試生產人員在缺儀器、缺實物等的有限條件下快速熟悉產品，控制試生產過程，從而加快生產進行，達到高效產出的目的。