ADS仿真在电子装备试生产中的运用

兰杨茂 罗绍彬 罗小平

（中国电子科技集团公司第二十九研究所 四川省成都市 610036）

1 引言

装备试生产是指装备在完成设计后、正式批量投产前进行的试制过程，是装备从研制转向批生产的一个关键过渡环节，在提高装备质量、制造成熟度方面具有至关重要的作用。通过试生产，把影响装备质量的技术问题、设计问题和制造问题尽可能地排除在装备批生产之前[1]。因此，要提高产品设计和制造整体质量，必须高度重视装备的试生产。

2 电子装备试生产的特点

2.1 电子装备的复杂性

电子装备是以电磁信号的获取、传输、处理为目标，以机械结构为载体的一类装备[2]，比如卫星载荷、导航等。典型电子装备由天线、混频器、处理电路等相关硬件和软件组成。涉及知识面广且专业性强，在装备试生产中，对试生产人员的要求较高。

2.2 图纸的正确性有待检验

图纸是电子装备生产的基础。在产品设计阶段，由于产品技术问题或设计问题，可能导致产品的图纸发生多次的变更，而由于缺乏试制的过程，很难从图纸识别出存在的问题以及潜在的风险，因此需要在试生产中，对图纸的正确性进行充分的检验。

2.3 技术问题未充分暴露

电子装备通过其研制过程，其主要的技术问题已经得到解决，但是由于研制的产品数量较少，其测试充分性和全面性可能存在不足等原因，可能导致一些潜在技术问题，未能在研制中充分暴露出来，或虽暴露但对问题的认识不足，未予以整改。而这些问题，都会随产品带入到试生产过程，可能给试生产造成较大影响。

2.4 试生产人员排故困难

由于电子装备的技术复杂、涉及的专业较多，很难在短时间内实现对产品的设计思想、设计思路、产品原理深入学习，达到产品技术状态深入的掌握。所以一旦出现异常或者故障问题，试生产人员需要花费大量时间去分析和排除，延长了生产的制造周期。

2.5 缺乏必要的培训手段

电子装备交付用户后，需要对用户进行技术培训。培训一般在固定场所进行，由于电子装备价值较高、体型较庞大，并且需要仪器和供电及对设备冷却的环境，很难在物理实体上开展长期的培训与教学，并实现全功能、性能的充分性测试与展示。所以如何在不具备实物的条件下，把产品的工作原理、信号流程、电路特性、产品维护保养等由抽象变成具象，让用户学习更直观，更能理解，也是试生产过程中的一个瓶颈。

图1：某频率变换电路ADS 仿真图

图2：某频率点混频前后仿真结果

图3：放大滤波电路ADS 仿真图

图4：通道特性ADS 仿真结果图

3 ADS仿真技术在试生产中的运用

3.1 快速学习产品特性

为了解电子产品的特性，需要对其进行测试、分析，通常的方法是直接在产品上开展分析。但当产品还未装配出来，或者仪器设备缺乏时，可以借助ADS 强大的仿真功能，帮助试生产人员快速了解、掌握产品的性能、特性、工作原理。试生产人员根据设计图纸，可以方便地搭建出ADS 仿真电路，快速了解电路的特性。如某电子设备，为达到某指标要求，采用了两次变频的方案，寄生干扰多，给产品试生产带来较大的困难。在哪些频段容易受到干扰。根据混频原理，混频输出除需要的中频信号外，还会产生许多不需要的频率分量（寄生频率），混频输出可用下式表示：

式中，fI…………………………输出中频频率

fL…………………………输入本振频率

fR…………………………输入信号频率

m、n 为任意整数，m 代表输入信号的谐波次数，n 代表输入本振的谐波次数，m、n 的不同组合，可能产生落入到中频带宽内的干扰信号，影响到接收或发射系统的工作，在工作频带较宽或者采用多次变频技术的电子装备中，这种干扰比较明显。

利用ADS 仿真技术，试生产人员很快掌握了该变频电路的工作原理、变频特性、寄生干扰等，为生产该产品打下了良好的基础。

具体方法是，首先建立ADS 仿真图，如图1 所示。然后根据自己想了解的内容进行仿真。

3.2 验证设计图纸的正确性

图2 是某频率点在第1 级混频前、第1 级混频后、第2 级混频后、最后输出的频率及其寄生频率仿真结果。很清晰的展示了频率变换的过程。

可见频率变换过程中产生了寄生干扰频率，但通过滤波,寄生干扰频率得到了有效抑制，得到了较干净的中频输出。如果不对寄生干扰频率进行滤除，设备无法工作。实际测试结果验证了仿真的正确性。

可见通过仿真，设计图纸的正确性得到了检验，技术问题得到了验证，装备试生产人员对电路的性能、特性、工作原理建立了充分的认知。

3.3 识别产品的技术状态

试生产的产品，由于工艺不成熟，其状态与研制产品的状态会有区别，加上元器件生产中本身容许的误差，会造成试生产产品的产品与研制产品的状态有差异。利用ADS 仿真软件，可快速了解产品在不同参数下的状态，分析元器件参数在发生容许的偏差时，产品特性的分布情况或者产品满足技术指标的机率，为试生产人员了解产品特性打下基础。

图3 是一种常用的放大滤波电路，如图4 所示，为无偏差的设计值通道特性ADS 仿真结果图和通过设置放大器和滤波器的容许偏差以及可接受的增益特性，可得到偏差按高斯分布时的仿真结果，也就是产品成品率。试生产人员对产品特性有了更深入的掌握。

3.4 排除产品故障

产品若出现问题就要追根溯源，但这面临两个方面的问题。一方面要借助专用的仪器，在缺少仪器、设备分析往往无法开展；另一方面，目前的电子装备集成度较高，留出的检测点十分有限，若要判断故障原因，需要利用相关知识进行综合判断，这对试生产人员的知识水平要求较高。利用ADS 仿真技术，可模拟出电路中某个器件或某个部分发生故障时电路的输出特性，模拟出电路的故障，既减少了对专用的仪器、设备的依赖程度，且不需要搭建专用测试台，同时也降低了对试生产人员的知识水平的要求。

3.5 在技术培训应用

利用ADS 仿真技术，在讲解电路原理的同时，通过实时改变电路元器件的参数可同步得出仿真电路的运行过程和输出特性的仿真曲线，对学员感兴趣的电路进行仿真和分析，简单、直观，可快速理解产品的工作原理、特性[3]。

4 结束语

利用ADS 仿真技术，实现了装备试生产人员在缺仪器、缺实物等的有限条件下快速熟悉产品，控制试生产过程，从而加快生产进行，达到高效产出的目的。