ADS优化（共6篇）
ADS优化 篇1
微带滤波器是无线电通信系统中使用最为广泛的无源器件,它的主要特点是:很小的体积,很轻的重量,并且比较易于集成。滤波器已经历了长时间的发展,在传统的设计方法中,主要是通过一些经验公式和查阅图表来求得相关设计参数,其过程复杂繁琐,而且由于体积比较小的关系,微带线之间存在电磁耦合,这一点如果忽略,最后加工得到的滤波器电路性能指标将不敢保证[1,2]。
运用仿真软件进行滤波器设计能很好地解决这些问题,而且对于设计者来说也变得更加方便。安捷伦公司开发的ADS软件是目前最为主流的一款仿真软件,它可以模拟整个电路的信号流动,完成电路的设计,电磁场的仿真等,而且它的优化功能也是非常强大的,可以对照仿真指标不断优化。
本文以一个滤波器的设计为例,介绍了运用ADS软件进行电路与电磁场的交互联合仿真的方法,并且给出了详细的步骤。
1 滤波器的电路设计
图1所示为本次滤波器设计的结构,这是一个耦合滤波器。首先在ADS的电路设计Schematic窗口利用微带线模型设计电路。滤波器的设计参数为:通带:8～10 GHz,插损大于10 dB,带外抑制在20 dB,基片材料选取rogers RO4350,介电常数为3.66,厚度为0.5 mm。
选用合适的微带线模型构造此滤波器,如图2,设置优化目标进行优化,由于在电路仿真中的模型都是理想模型,所以优化的结果比较好[3]。
2 电路与电磁场的交互仿真
电路仿真的结果很好,但是与实际情况差别比较大,所以电磁场仿真是很有必要的,进入Layout窗口就可以完成这个工作,但是在Layout中的优化与扫参数仿真都比较麻烦,所以本节介绍电路与电磁场的交互联合仿真。
(1)在Layout窗口中,设置好基片材料后,执行命令:Momentum-Component-Parameters,在弹出窗口中根据电路仿真中设置的参数添加同样的参数,包括微带线的长度,宽度,缝隙的宽度等,并且注意相互关系和单位,如图3。
(2)为电路设置基本仿真条件,执行命令Momentum-Simulation-S-parameters,添加合适的S参数仿真,如图4。
(3)将电路模型创建为一个整体的元件,执行命令:Momentum-Component-Create/Update,这个步骤是将电路的物理模型创建为可以调用的元件,是电路与电磁场交互仿真的关键步骤。
(4)新开一个Schematic窗口,在工具条下的Component Library中,可以看到一个Projects的选项,右边的元件列表中可以看到刚刚创建的元件,名称就是文件名。
(5)选取元件,添加S参数仿真的端口,就可以进行仿真了。在仿真的时候,程序会自动调用电磁场仿真模式,所以仿真结果和电磁场仿真是一致的。
这种交互联合仿真的方法还有其它很多的便利,如图6,将尺寸的值用可变的参数代替,这样就可以像电路仿真一样进行优化,当然电磁场仿真会使得优化的时间比较长。
通常,通过电路的仿真可以看出改变某些尺寸参数对电路的影响,所以在交互仿真的时候可以添加参数扫描控件,对敏感的参数在一定值的范围内按较小的步进扫描,得到一组曲线,如图7对某一参数扫描的结果,可以根据结果选择合适的尺寸大小。
按照这种方法,可以逐步确定各个尺寸,得到最终的仿真结果如图8。
3 结束语
滤波器的设计与仿真是学习微波通信的基础,电路与电磁场的交互联合仿真可以更有效地完成这一过程,而且对于优化和参数扫描也很方便,运用这个过程也可以得到很好的结果。
参考文献
[1]David M Pozar.微波工程[M].张肇仪,周乐柱,吴德明,等译.北京:电子工业出版社,2002:359-374.
[2]Ludwig R,Bretchko P.射频电路设计——理论与应用[M].王子宇,张肇仪,徐承和,等译.北京:电子工业出版社,2002:169-174.
[3]周正,宋宇飞.利用ADS中的滤波器向导工具设计微带线滤波器计[J].山西电子技术,2010(1):35-36.
基于ADS宽带功率放大器设计 篇2
关键词：ADS,GaN,功率放大器
1 引言
一个微波系统需要一系列的放大器, 低噪放是接收机中必须的部分, 而发射机是基于几级功率放大器构成的。射频或微波功率放大器是很重要的电路部件, 广泛应用于无绳电话和移动电话, 基站设备, 宇宙、空中和地面 (固定或移动) 的卫星通信系统, 点对点无线电, 卫星通信地球站宽带卫星通信, 空中飞机系统, 全球定位系统, 相控阵雷达, 电子战, 以及智能武器系统[1]。
由于半导体功率器件工艺的进步和成本的降低, 固态发射机越来越多地被上述各系统所采用, 特别地, 以Ga N为代表的第三代半导体材料技术在近年来得到高速发展, 宽禁带Ga N HEMT因其具有高击穿电压、大电流输运能力、高功率密度及良好的频率特性, 特别适合于宽带、高效率、大功率、小型化固态发射机的需求。国内外各大厂商都在加大研发力度, 国外厂商以CREE和NXP等为代表, 国内中电13所和中电55所这两家单位最近几年在Ga N方面也投入很多精力。因此研究宽带固态功率放大器具有重要的现实意义。
为此, 本文研制了一款基于Ga N功率管工作于S频段的宽带功率放大器。
2 设计目标
根据某项目要求, 设计了一个S频段功率放大器:
频率范围:S频段;
输出功率:>30W。
3 设计方法
本文选取了CREE公司的CGH40045F功率管来实现工程设计需要。CGH40045F是CREE公司研发的一款Ga N HEMT, 工作频率:DC~4GHz, 饱和输出功率大于55W, 饱和效率大于50%, 直流+28V工作, 是一款非常优秀的宽带高效功率管。
3.1 静态工作点确定
静态工作点仿真主要通过扫描功率管的I-V特性曲线来选择放大器的工作状态, A类或者AB类等。首先需要导入CGH40045F的功率管模型, 再添加直流参数扫描模板并设置好相应参数, 建立如图1所示的直流仿真电路图。
I-V特性扫描曲线如图2所示, 根据需要将CGH40045F偏置在AB类, 静态工作点如图2中m1所示, Vds=28V, Ids=0.525A, 此时Vgs=-2.2V, 基本和功率管产品手册中的数值保持一致。
3.2 最佳源阻抗及负载阻抗确定
最佳源阻抗及负载阻抗的确定, 是整个功放设计中比较重要的一个环节, 本文采用ADS仿真软件自带的源牵引和负载牵模板来确定最佳源阻抗和负载阻抗, 如图3所示, 这个过程需要反复迭代多次, 才能找到比较满意的初值。最佳阻抗的选择原则是, 尽量靠近Smith圆图的实轴部分, 即阻抗的虚部尽可能小, 同时兼顾输出功率和效率。
3.3 匹配网络设计
匹配网络的设计是整个功放设计的难点和重点, 因为功放的所有关键指标的实现都依赖于匹配网络设计的好坏。宽带匹配网络的设计有多种方法:1/4和1/8波长线匹配法、不定长度微带线匹配法、阶梯阻抗变换匹配法、渐变线匹配法等。本文采用多节四分之一波长线结合ADS仿真软件中Smith圆图工具来设计匹配网络。Smith圆图工具见图4。
在Smith圆图工具中设置相应参数, 如最佳源阻抗和最佳负载阻抗大小、频率等, 选择合适参数和形式的微带线, 将最佳源阻抗和最佳负载阻抗匹配到50欧姆。
3.4 谐波平衡仿真优化
根据优化后的输入输出匹配网路, 搭建谐波平衡仿真电路并进行仿真优化, 着重优化功率指标, 根据结果制板加工, 从仿真结果看, 见图5, 在S频段内输出功率>46.6d Bm (44W) , 满足使用要求。
4 实物及测试结果
图6是实测输出功率和效率曲线, 由实测结果来看, 仿真结果和测试结果还是比较接近的。
5 结语
本文介绍了一种基于ADS的简单有效的功率放大器设计方法, 采用CGH40045F制作了一款S频段的功率放大器, 测试结果和仿真结果比较一致, 证明了该方法的有效性。
参考文献
ADS云管理的实验室建设 篇3
1 ADS的内涵
1.1 ADS的含义
所谓ADS就是可以实现在其桌面云管理系统将所有机房及终端管理、桌面交付和维护等都集中在服务器数据中心[1]。 通常是采用分组管理的方式,创建各组数据处理所需的虚拟硬盘模板,在其组内终端实现开机共享后就可以使该模板正常使用,在系统后台自动交付对应的硬盘模板及其桌面。完成交付后,应用该终端就可以脱离网络和服务器。在对其进行日常管理维护时,只需要针对其服务器中的模板进行维护,在终端开机后可以使服务器同步实现维护与升级。可以实现系统终端的“零管理”和“零维护”。
应用该系统通常可以对超过1000台的终端系统进行管理,同时还支持跨网段与跨路由管理。可以利用该系统构建起建立在校园网的计算机实验室基础上的集中统一管理门户平台。从而可以有效减少学校的相关管理人员的工作难度和工作量,并能有效的缩减用于管理和维护终端系统的成本,同时还能有效的提高提升机房及终端的管理和使用效率,这也为学校中开展计算机教学和实验提供有力的保障。
1.2 ADS系统的特点
因为ADS桌面云管理系统其运行的核心,就是对服务器实现在线集中管理,从而使其能够完成桌面自动交付与更新, 在完成交付后就可以实现在断网、与服务器断开连接两种情况下仍旧可以使用,并能为其提供底层保护还原。可以有效降低管理工作的复杂度和繁冗度,对校园的机房及终端的管理水平和服务质量进行优化与提升。
1)集中化管理:应用该系统可以将所有终端及桌面都包含在其服务器中,对其进行集中化管理。可以通过采用群组管理策略,根据MAC地址将终端按照其用途与机房分布不同进行分组,并能够对其属性进行统一管理和分配。
2)标准化管理:可以在其系统中创建各组硬盘模板,从而实现桌面的标准化管理。在该系统中针对各组建立起与之相对应的虚拟硬盘,根据桌面的设置来对其桌面添加和策略进行合理的设计,并将其作为各个分组的终端的硬盘模板。在对学校的每组终端或机房尽心管理时,只需要对其硬盘模板进行管理。
3)智能化管理:在该系统内可以实现自动化、智能化的桌面交付,从而实现高效管理。在对其进行日常的管理与维护过程中,该系统从其逻辑系统启动开始就可以通过在终端正常使用的过程中对其模板交付和系统进行更新,并将更新的数据及时的储存到本地[2]。
4)简单化管理:在该系统中所有的管理维护仅针对服务器中的模板,可以在任意地点远程登陆服务器,从而对系统中的模板和桌面进行管理与维护,在校园的终端开机的时候就会自动进行更新。
2建设ADS云管理实验室的意义
2.1构建校园机房及终端集中统一管理平台,提高管理水平
在校园管理系统中应用ADS云管理系统,可以通过对一台中央服务器进行控制与调控,就是实现对校园内的几十个机房以及近1000台的终端及桌面等实现集中统一管理。这可以有效消解在传统的校园管理系统中对单个机房进行管理的分散管理模式的弊端,能够在学校的学校计算机实验室集中构建起统一管理平台,从而可以有效管理工作人员的管理效率和管理水平。
2.2桌面自动交付,可在运行的状态中实现部署,有效提高快速响应能力
应用该终端对其桌面进行部署与设计,管理员可以根据在实际中教学的需要对服务器进行部署与指定,学生在开机后就可以可直接使用,并且在该终端使用的过程中就可以自动的完成桌面交付,在该计算机运行的过程中就实现部署,并及时将数据存储到本地硬盘中,可以实现终端即插即用,从而提高终端中的各种响应能力[3]。
2.3终端自动更新与维护,降低管理维护工作量,提高服务质量
在该系统中,对其系统打补丁、病毒库升级、增加软件、垃圾清理等功能进行设置,只需要相关的管理技术人员对该米板的设置进行更新,这样在该终端启动开机的时候,就可以将其自动更新到最新的装套,可以从根本上降低管理维护工作量, 并能有效提升终端的使用效率,减少学校的相关的技术管理人员的维护系统的工作量,提升其服务的质量与效率。
2.4安全高效运行,提升终端体验效果,杜绝各种事故隐患
在该终端系统中,采用的是在线管理和完全本地运行二者相结合的运行模式。一方面可以保证终端能够实现最佳的体验,另一方面也能避免出现网络故障,或者是存在服务器宕机等现象的时候,而导致终端无法使用的隐患。同时,在该终端系统中还提供了底层保护还原,从而保证在任何网络环境下, 该终端都可以安全高校的运行[4]。
3建设ADS云管理实验室的目标
首先,在其虚拟桌面可以提供与其之前的使用的PC一样功能,满足用户的需求。
其次,还要保证该系统中的教学业务具有较强的连续性, 不会因为该系统中出现的单点障碍而对整体的系统构架造成影响,同时还要支持系统实现主动监控服务、报警机制以及支持负载共享或故障切换机制,从而实现该系统负荷转移,保证了系统的可靠性。
最后,还要实现系统的可管理性。可以通过系统中的管理端就实现对整个平台的管理,可以实现对该系统中的服务器、 虚拟机、虚拟机操作系统、应用软件等软件进行控制员管理。 同时还可以实现对教学环境中的应用软件和桌面进行集中管理,根据教师的教学和管理需求对其教学环境的部署进行应用部署。同时可以实现通过系统的控制台对整个平台的运行状态进行观察与监控。
4建设ADS云管理实验室的方案
4.1搭建虚拟化的IT架构
可以通过构架B/S进行集中化管理,同时还可以根据学校的实际情况对其进行创建、删除、备份虚拟机,并能对虚拟的教学业务环境进行迅速的部署。但是需要注意的是要保证该动态迁移虚拟机实现教学业务连续性[5]。
4.2单一视图的集中化管理平台
学校教育桌面云采用B/S架构,使用较为单一化的全图形化管理界面,用户在可以在任何的已经联网的PC上应用浏览器对平台进行访问。通过该平台上仍旧可以实现对服务器、用户、桌面、等进行全面集中管理。
其集中部署模式可以在数据中心对其虚拟桌面环境进行部署在数据中心。学生可以对其虚拟的桌面环境进行访问;技术管理人员通过处理局域网内的数据中心软硬件就可以实现对系统的维护。
4.3快速部署针对性教学环境
利用教育桌面云更加便捷的制作具有针对性的软件环境模板,通过应用该模板可以实现对桌面环境的批量创建、更新、 分发,可以迅速的对教学环境进行部署,有效简化了教学办公环境的配置和部署,减轻了管理人员的工作量。
4.4“一键更新”,快速更新桌面环境
可以在该模板中安装系统补丁、软件更新或者部署应用, 通过开发和应用“一键更新”来实现对所有虚拟机的更新与维护。
4.5随身携带个性化应用桌面
教师可以根据其需要,拥有其自己的个性化桌面环境,这样就可以实现,无论教师在何地,只要在网络正常的情况下,教师就可以在网络环境下进入其专属桌面环境进行备课或办公。
5结束语
在近年来,我国更加注重对教育的投入与建设,高校实验机房的计算机更换频率也越来越高。因此,这也就导致学校应用于计算机维护和管理的人力、物力、财力投入较多。为了能够实现学校的信息化转型,并减少计算机终端系统日常管理维护的经费,就可以应用先进的ADS终端系统,并加强对ADS云管理的实验室建设,从而改善学校的计算机终端系统,使其能够在日常的教学中发挥积极的作用。
摘要：近年来,随着我国教育信息化的不断发展,我国的信息教育已经逐渐进入了转型时期,并在校园中逐渐构建起校园网等基础设施平台。但是怎样在校园的终端系统建设中,实现其转型与发展,是学校实现信息化快速发展需要解决的问题。在学校的终端系统构建和发展的过程中,云计算技术逐渐普及起来,并促进了桌面虚拟化的发展。由于其自身的优势,在学校的终端系统建设管理中得到了广泛的应用。为了能够满足学校终端系统建设发展的需要,需要加强ADS云管理的实验室建设。
关键词：ADS,云管理,实验室建设
参考文献
[1]吴海燕.基于云计算的高校实验室管理平台的设计与实现[J]计算机光盘软件与应用,2013(22):276-277.
[2]黄文康.基于集智云管理系统的实验室管理研究[J].华人时刊(下旬刊),2014(11):119-119.
[3]曾阳艳.基于虚拟云技术的实验室建设和管理[J].电脑知识与技术,2015,11(18):47-49.
[4]覃冯,黄善斌,覃卫玲,等.基于桌面云的多媒体计算机实验室管理研究[J].实验技术与管理,2015,32(3):164-166,170.
ADS优化 篇4
移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息数据一般从数字地形图中提取, 再以外业测量补充, 周期长、效率低, 只能满足变化程度不大, 且房屋稀少的区域, 不适用于大中型城市。而我国大中型城市近年来投入巨大的资源开展了航空摄影测量工作, 成果已广泛应用于城市管理的各个领域, 如何有效二次应用航空摄影测量成果, 快速获取范围广、现势性强、精度高的三维地理信息数据, 解决大中城市移动通信领域对三维地理信息的需要, 是一个具有现实意义的课题。
该文基于项目实践, 探讨基于ADS40数字航空摄影测量, 生产或修测基础测绘数据并获取建筑高度数据, 按照精度规格 (采样间隔) 提取移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息的技术方法和流程。
1 移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息数据
无线信号的传播对地理环境有着极强的依赖性, 各种网络规划和优化软件在进行计算时所需的三维地理信息数据包括地形高度、地面用途类型、建筑群空间分布模型、线状地物模型, 以上数据与基础测绘4D产品 (DEM, DLG, DOM, DRG) 的关系如下。
(1) 地形高度数据, 由数字高程模型 (DEM) 直接提取。 (2) 地面用途类型数据, 由数字线划地形图 (DLG) 中的地物类型面数据提取。 (3) 建筑群空间分布模型数据, 是大中型城市网络规划和优化计算中非常重要的一种数据类型, 是描述建筑物的平面位置和高度的数据, 由数字线划地形图 (DLG) 中的建筑面数据以及建筑高度数据提取。 (4) 线状地物模型数据, 是移动通信网络规划与优化时考虑的补充要素, 由数字线划地形图 (DLG) 直接提取。
2 ADS40数字航摄技术
ADS40数字航摄技术是当今较为先进的摄影测量技术。ADS40是一种能够同时获得立体影像和彩色多光谱影像的多功能、多线阵的数字C C D推扫式航空遥感传感器。ADS40采用高分辨率线阵列CCD探测元件, 镜头采用中心垂直投影设计, 焦平面的3个全色波段阵列构成了对地面的前视、下视和后视成像, 所有目标在3个全色扫描条带分别记录, 能直接生成3个立体像对;R、G、B和近红外波段阵列安置在全色阵列之间, 通过三色分色镜记录目标的多光谱信息。ADS40航空摄影时, 传感器采用推扫式成像原理, 7个通道同时对地面连续采样, 同时获取地面目标的全色影像和多光谱影像, 经过航测内业处理, 纠正影像扭曲快速得到大面积精度高的L1级立体影像数据。基于这种精度高的立体影像数据, 能快速地制作出4 D产品 (DEM、DLG、DOM、DRG) 。
3 移动通信应用所需三维地理信息数据获取的技术流程
综上分析, 基于ADS40数字航空摄影快速获取移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息的技术流程是:以ADS40航空摄影得到高精度的L1级立体影像数据, 生产或修测特定的基础测绘产品, 具体是数字高程模型 (DEM) 、1:2000数字线划地形图 (DLG) , 并测量房屋面高度, 通过程序按照精度规格 (采样间隔) 读取DEM和DLG数据, 提取地面用途类型、线状地物类型和地形、建筑的高度值。
3.1 生产或修测数值高程模型 (DEM)
首先建立与航摄影像相同坐标系统的5m格网的离散点ASC文件, 再把A S C文件导入到Leica Photogrammetry Suite 9.1软件, 在立体环境下对各个离散点的高度进行测制, 见图2。把测制完成的具有真实高程值的离散点转换到移动通信应用的WGS84坐标系统, 存储为ASC、DEM、IMG等数字高程模型通用格式。数字高程模型 (DEM) 为5m格网, 平面精度0.4m、平地高程精度0.4m、山地高程精度0.55m, 满足移动通信网络规划和优化计算的精度要求。
3.2 绘制或更新1:2 0 00数字线划地形图 (DLG)
ADS40数字航摄获取的影像数据真实直观的反映出各种地物影像, 导入在Leica Photogrammetry Suite 9.1软件PRO600模块, 在立体环境下全内业完成的线划地形图的绘制或更新, 见图3。把绘制完成的线划地形图转换到移动通信应用的WGS84坐标系统, 存储为DGN格式, 精度达到1:2 000地地形形图图的的标标准准, , 即即平平面面精精度度00..22 mm, , 满满足足移移动通信网络规划和优化计算的精度要求。
3.3 测量房屋面高度
从1:2 000数字线划地形图中提取房屋面数据, 转换为与航摄影像相同坐标系统的D G N数据, 将房屋面D G N数据加载到Leica Photogrammetry Suite 9.1软件下的PRO600模块, 在立体环境下测量每个房屋面的屋顶高程与地基高程, 计算其差值作为对应房屋面的高度, 记录为带标注的点数据, 再赋予到房屋面数据的建筑物高度字段中。
具有实际高度信息的1:2 000数字线划地形图房屋面描述了建筑的平面和高度, 形成建筑群空间分布模型 (BDM) , 该模型叠合数字高程模型 (DEM) 表达了城市三维空间形态, 见图4。
3.4 提取移动通信应用所需三维地理信息数据
高精度的数字高程模型 (DEM) 、1:2 000数字线划地形图 (DLG) 、建筑群空间分布模型 (BDM) , 准确定义了城市的地物地貌的实际分布, 保证了计算的准确性和确定性。下一步则需要针对具体网络规划和优化软件的要求进行三维空间信息的提取, 以下为基本思路。
(1) 数据叠合。WGS84坐标系统下, 把计算网格与D L G、D E M、B D M叠合。
(2) 地物类型 (地面用途类型) 编码。通过程序计算, 网格点是否落在D L G的用地类型面和线状地物面上, 应用不同的用地类或地物类型给予不同的编码记录 (例如:道路1、水系2、建筑3……) 。
(3) 地形高度和建筑高度获取。通过程序计算, 判断编码记录是否为建筑编码, 非建筑编码则查出对应点的DEM高程值作记录;是建筑编码, 则查出对应点的D E M和BDM, 记录该点的DEM高程与建筑高度之和。
4 结语
随着移动通信网络的快速发展, 三维地理信息数据在建立移动通信网络规划和优化中具有不可替代的重要作用。该文结合我国大中型城市近年来大力开展的航空摄影测量的实际工作, 提出基于ADS40数字航摄技术获取移动通信网络规划和优化计算使用三维地理信息数据的技术方法与流程, 该技术在项目实施中得到有效的检验, 对同类项目的实施有着良好的借鉴作用。相信随着移动通信业的发展以及ADS40数字航摄技术应用的日渐成熟, 这种技术将有更大的应用前景。
摘要：移动通信网络规划和优化所需的三维地理信息数据一般从数字地形图中提取, 再以外业测量补充, 周期长、效率低, 只能满足变化程度不大, 且房屋稀少的区域, 不适用于大中型城市。该文探讨基于ADS40数字航摄技术, 快速获取移动通信网络规划与优化计算所需三维地理信息数据的技术方法和流程。
关键词：三维地理信息数据,ADS40数字航摄技术,移动通信网络规划与优化
参考文献
[1]滕艳敏.三维地理信息数据在移动通信网络规划和优化系统中的应用[J].中国地名, 2007 (4) :64-65.
[2]周琳琳, 张天桥, 刘飞, 等.地理信息系统G I S技术应用于全球移动通讯系统GSM网络资源分析与管理[J].影像技术, 2005 (z1) :51-55.
ADS优化 篇5
ADS-B (广播式自动相关监视) 系统由于其突出的监视性能、低廉的成本, 成为国际民航组织推荐发展的CNS/ATM系统中监视部分的主要系统。2010年11月中国民航空管办颁发了一份咨询通告——《中国民航监视技术应用政策》, 该政策规定了未来20年中国民航空管领域将会使用的监视技术和监视技术的应用规划, 明确了ADS-B是未来20年内民航空中交通服务主要的监视技术之一, 并将在全国范围内逐步成为传统二次雷达监视方式的补充监视手段、乃至主要的监视手段。目前我国在ADS-B的发展建设方面相对其他发达国家还比较落后, 应用范围较小, 现在只有中国民航飞行学院较为系统地从美国引进了该类设备并已大规模运行使用。在飞行学院的训练飞行过程中, ADS-B系统从2006年引进初的技术验证实验、训练辅助型监视设备, 现已成为正式运行、主要的飞行训练监视设备。随着ADS-B设备的国产化, ADS-B的试验运行在国内各条航线上将逐步展开, ADS-B系统运行使用的内涵需求不断延伸。该系统在国内民航的整体应用才刚刚起步, 并没有针对该设备的相关技术规范、运行规范等标准出台, 根据飞行学院ADS-B的运行情况, 试制作一套客观反映ADS-B系统运行和维护质量的指标, 从而有效地指导和规范具体的运行维护管理行为, 最终提高ADS—B系统可靠性, 为飞行的安全、正常和效率服务[1]。
1 ADS-B在中国民航飞行学院中运行使用及维护管理现状分析
作为亚洲最大、世界知名的民航飞行员培训学校, 中国民航飞行学院拥有5个飞行训练机场和200多架教练飞机, 每天都有超过百架的飞机进行飞行训练。因此, 实时监视飞行动态对于保障飞行安全及为重要。2006年5月开始, 在中国民航局支持下, 中国民航飞行学院开始实施ADS-B的建设, 现已基本完成所有飞机的机载设备加装、五个地面基站的建设以及基站间的网络连接工作。
1.1 运行使用现状
中国民航飞行学院使用的ADS-B系统包括机载设备和地面基站两部分。在广汉、新津、绵阳、洛阳、遂宁等各个分院和航站分别安装一套地面接收设备 (GBT) 实现四川境内我院飞机分院转场的全程监视, 洛阳地区单独覆盖。该系统的飞机信号地面处理中心放到广汉分院, 各分院将采集到的原始信号通过校园网汇集到广汉分院的总服务器。总服务器上的处理软件对这些信号进行处理, 从而显示飞机的位置等信息。各分院起飞线塔台上管制员需要使用电脑终端通过校园网访问广汉分院的总服务器来监视自己分院飞行的飞机。同时各分院、航站塔台顶部的地面站 (GBT) 接收天线接收的飞机信号直接通过光纤传输到起飞线小塔台, 然后在小塔台电脑终端上安装与服务器一致的信号处理软件, 该软件对本分院接收机接收到的飞机信号进行直接地处理和显示, 从而保持各个地面站飞行监视的独立性[2]。飞行学院ADS-B项目总的的结构简图如图1所示。
目前, 中国民航飞行学院的ADS-B系统可覆盖学院所有训练机场、空域和地面滑行的飞机。该系统的应用改变了飞行学院训练飞行中传统的空管指挥模式, 增强了空中交通管制和塔台指挥飞机的监控能力, 有效地缩小了飞行间隔, 提升了机场的飞行容量。
1.2 维护管理现状
ADS-B系统维护管理的主要任务就是要为飞行训练提供监视应用并保证地面基站、传输设施、各运行节点以及显示终端能够正常运转, 保障信号畅通无阻, 促进安全飞行训练目标的实现。通过近五年在维护管理上的摸索和实践, 中国民航飞行学院逐步建立起了ADS-B系统的三级管理体制。具体如下:
一级设备管理:这一层次设备管理属现场的设备管理, 主要任务是针对设备工作现场的运行特点, 有效地按规程操作设备正常运行, 保证工作场所的正常秩序, 使整个运行优质、高效、安全地展开。管理主要内容包括:对机房、基站设备、传输链路和操作终端等进行外表清洁;检查系统是否运行正常, 发现问题迅速上报, 简单故障即时排除;该工作实施者主要由设备所在机场通导监视人员负责、使用人员协助, 包括:机房监控人员、塔台指挥人员等。
二级设备管理:属中层次的设备管理, 该级是整个维护体制的重点。日常维护内容包括:周、月、年维护作业、日常巡检、应急抢修以及为实现规定项目、方案所开展的组织、协调、保证、服务等一系列工作, 该级维护由所在机场运行管理部门中负责ADS-B系统维护的专业技术人员组织实施, 同时也需由学院ADS-B系统管理部门进行指导和协助。
三级设备管理:属高层次的设备管理。主要是指ADS-B系统所属的工程建设、设备更新、技术改造以及重要设备的引进、购置等决策。内容包括:系统设备更新换代、重大故障抢修、影响全网运行的测试;重大技术方案的变更、联网软、硬设备比选和确定, 在建系统完工测试、验收等工作;制定和完善设备管理、维护的各项规章制度, 管理达标考核评比工作。该层管理由学院管理部门负责组织实施或协调, 各机场参与完成。
1.3 存在的问题
目前民航飞行学院ADS-B系统运行维护过程中主要存在以下主要问题:
一是运行维护管理过程较为松散的, 总体为粗放性、经验性的管理;
二是运行维护指标缺位, 规章制度的软件建设滞后于硬件建设;
三是故障预防体系和系统应急处置预案不够完善[3]。
2 ADS-B系统主要运行维护指标的建立
2.1 指标建立的原则
空管设备的运行维护指标是设备运行管理的重要组成部分。主要运行维护指标是根据管理维护目标和内容的要求构建的一组反映评估对象运行维护管理状态的相关指标, 据以搜集评估对象的有关信息资料, 反映评估对象的运行维护管理的基本面貌、素质和水平。因此构建ADS-B系统的主要运行维护指标一方面要遵循构建其它现行的空管设备运行维护指标的一般原则, 另一方面, 还要根据影响该系统运行和维护的主要影响因素来确定。具体来说, 应遵循以下原则:
1) 符合实情并与民航现行空管设备维护管理体系接轨。运行维护指标的设计, 应依据系统现在的运行使用和维护管理情况来进行, 同时应参考空管设备维护管理的标准规范, 制定符合ADS-B系统业务和应用特点的评估指标;
2) 具有综合性和全面性。主要运行维护指标不可能涵盖系统的所有技术指标, 但必须反映系统运行和维护流程中的各个方面。因此选择指标时应选择有代表性、信息量大的指标;
3) 具有计量性和可操作性。指标应做到含义明确, 同时应做到具备现实的收集渠道和采取一定的量化手段, 便于对系统整体定量分析;
4) 具有独立性。运行维护指标应可以独立的反应出ADS-B系统运行和维护主要环节中的具体内容, 不能与其它指标的内涵相互交叉、重叠;
5) 具有可延续性。ADS-B系统的运行和维护是一个动态的过程。指标的选择除了反应现实的系统运行维护质量外, 还应能兼顾未来系统运行维护发展的趋势, 以保证运行维护指标在时间上有可持续性。
2.2 指标选取的依据和方法
要反映出ADS-B系统的运行和维护管理的情况, 需要从运行和维护管理的核心要素入手, 以客观地揭示两方面的情况。从运行的角度来看, 工作时间可以很好的衡量ADS-B作为空管监视设备为航空服务带来的贡献, 从维护管理的角度来看, 稳定性是用来衡量ADS-B工作期间的服务质量。
工时研究是科学管理的基本原理之一, 将其运用来对ADS-B系统进行工作时间分析, 对加强系统管理、分析系统效率及维修指标、提高飞行保障的安全性及管制人员的工作效率具有重要意义。
1) ADS-B系统时间分析
ADS-B系统运行、维护和使用方面的指标通常是以时间的统计为计量基础的。因此, 需要按照ADS-B的工作性质、将系统工作时间进行简单分类描述。具体见表1。
主要时间概念及其关系如下:
日历小时:一般为工作期 (如年) 的日历小时数, 多台设备再乘以台数, 可称总小时;
计划停机小时:计划停机时间包括预留事件时间, 如法定假日。天气影响、不可抗拒影响等时间, 称为非计划小时;
计划小时:为ADS-B计划工作的时间, 为日历小时减去计划停机小时;
正常工作小时:为ADS-B正常作为导航监视设备工作的时间;
故障停机小时:设备处于修理或等待修理的时间, 包括检查、清理除尘、紧急维修等。
操作小时:ADS-B实际工作的小时, 称为净操作时间;
操作延误:所有故障停机小时以外的非工作时间, 包括由于天气影响导致的信号传输减慢及网络缓冲时间等。
2) 事件设置及记录
事件设置比较复杂, 首先要设置重要的和时间较长的事件, 如主要的故障和延误类型等, 然后逐渐分析有必要记录又可以记录的事件, 并根据事件的性质划分到规定的时间体系中。记录事件数据有很多重要用途, 各类事件应尽可能详尽记录见表2。
所设置的事件, 工作人员或者系统必须能够收集到这些事件的开始和结束时间, 不同的数据收集方式, 导致指标的实际内涵有差别, 计算出的数据也不同。通讯和数据收集系统越先进科学, 收集的数据越多, 计算出的指标越接近实际值。
3) ADS-B系统主要运行维护指标
一般常用的ADS-B导航监视设备的主要考核指标包括:
可用设备使用率=操作小时/ (操作小时+操作延误) ×100%;
设备利用率=操作小时/计划小时×100%;
设备故障率=设备故障次数/设备工作时间。
另外, 通信导航监视设备的运行质量指标还有两个主要方面分别是设备运行正常率和设备完好率。设备运行正常率的统计以波道或台站为基本单位, 设备完好率的统计以设备台数为基本单位。
设备运行正常率= (计划运行时间-不正常运行时间) /计划运行小时×100%;
设备完好率= (设备总数-故障设备总台数) /设备总台数×100%;
同时, 系统工作的稳定性也是ADS-B的一个重要指标, 它可以看出作为导航监视设备在正常期间其监视性能。
系统稳定性, 这里主要受到GPS卫星信号影响、硬件设备的老化, 以及服务器的长时间工作导致的缓存影响。
3 结论
目前国外ADS-B系统应用已经很成熟, 在运行维护方面有较完善的机制, 而国内在ADS-B应用水平与使用方法上仍然与国外有较大的差距, 加快在此方面的发展对提高国内民航业的经济效益与竞争力具有重要意义。
建立ADS-B系统的主要运行维护指标, 完善系统的规范使用流程及操作, 按一定周期对系统的使用数据进行统计分析和横向及纵向对比, 寻找运行维护上的缺陷和漏洞, 不断完善这套运行维护指标, 为推广ADS-B系统的使用与维护奠定基础。
摘要：本文根据目前ADS-B的运行与维护现状, 参照民航通信导航设备指标体系的建立原则, 同时运用工时学原理, 构建了反映ADS-B系统运行及维护的主要参考指标。
关键词：ADS-B,运行,维护,指标
参考文献
[1]周其焕.空中慧眼——ADS-B[J].空中交通管理, 2001 (10) .
[2]李自俊.ADS-B广播式自动相关监视原理及未来的发展和应用[J].中国民航飞行学院报.
ADS优化 篇6
随着无线通信技术的发展,无线通信设备的设计要求也越来越高,功率放大器作为发射机最重要的部分之一[1],它的性能好坏直接影响着整个通信系统的性能优劣,因此,无线系统需要设计性能良好的放大器。通过采用EDA工具软件进行电路设计可以掌握设计电路的性能,进一步优化设计参数,以达到加速产品开发进程的目的。本文仿真设计采用恩智浦半导体的LDMOS晶体管BLF6G27-10G,该晶体管工作频段在2 500~2 700 MHz之间,直流28 V供电。具有很好的线性度,它采用特殊工艺,具有良好的热稳定度。同时使用EDA软件,利用负载牵引和源牵引相结合的方法进行设计,使其输出功率在频率为2.6 GHz时达到6.5 W。
1 功率放大器的相关设计理论
对于任何功率放大器,它必须在工作频段内是稳定的,同时它应该具有最大的输出功率和最佳的输出效率,因为输出功率决定了通信距离的长短,其效率决定了电池的消耗程度及使用时间。在功放的匹配网络设计中,需要选择合适的源阻抗和负载阻抗,而他们的选择和功率放大器的稳定性、输出功率、效率以及增益息息相关。
1.1 稳定准则
稳定性[2]是指放大器抑制环境的变化(如信号频率、稳定、源和负载等变化时),维持正常工作特性的能力,一个微波管的绝对稳定条件是:
式中:D=S11S22-S12S21。
在选定的晶体管的工作条件下若满足K>1,则此时放大器处在绝对稳定状态,若不满足此条件,则需进行稳定性匹配电路的设计。
1.2 功率增益
放大器的功率增益(Power Gain)有几种不同的定义方式,在这里只介绍工作功率增益,这是设计时较为关心的量,它定义为负载吸收的功率与放大器的输入功率之比。
1.3 功率附加效率(PAE)
功率附加效率是指射频输出功率和输入功率的差值与供给放大器的直流功率的比值,它既反映了直流功率转化为射频功率的能力,又反映了放大射频功率的能力。
1.4 1 dB功率压缩点(P1 dB)
当晶体管的输入功率达到饱和状态时,其增益开始下降,或者称为压缩。1 dB压缩点为放大器线性增益和实际的非线性增益之差为1 dB的点,换句话说,它是放大器增益有1 dB压缩的输出功率点。
2 设计步骤
2.1 静态工作点的确定
在晶体管的Datasheet中,给出了漏极(D)的工作电压和电流,因此,需要通过仿真和测试得到栅极(G)电压。在ADS中导入BLF6G27-10G的模型库,建立直流仿真电路,图1就是通过对晶体管BLF6G27-10G进行直流仿真所获得的伏安特性曲线。
与BLF6G27-10G[3]的Datasheet给出数据相比,本例所仿真出来的静态工作点和Datasheet给出数据较接近,并且得到了栅极电压(VGS=1.8 V),因此这样晶体管的静态工作点就确定了。
2.2 稳定性分析和偏置电路
要使晶体管可靠的工作,必须使晶体管在工作的频段内稳定。这一点对于射频功放是非常重要的,因为它可能在某些工作频率和终端条件下有产生振荡的倾向。因此要对功率管BLF6G27-10G在ADS的环境中进行稳定性分析[4],在ADS元件面板中调出扼流电感DC_Feed和隔直电容DC_Block,其中DC_Feed阻止高频信号通过,而DC_Block则是阻止直流信号通过。建立稳定性分析的原理图如图2所示,仿真结果如图3所示。
由仿真结果图可得在低频段功率管处于不稳定状态,即满足K<1,因此必须添加稳定性措施,稳定措施有很多种,在本设计中,选用并联的电阻和电容串接[5]在输入端口,此方法容易实现,而且稳定效果很好。同时参考BLF6G27-10G的Datasheet,进行偏置电路设计,最后所得电路图如图4所示,仿真结果如图5所示。
由图5可得,在加入稳定措施和偏置电路后。功率管在很大的频率范围内都处于绝对稳定[6](K>1),这样就可以进行下一步设计了。
2.3 输入/输出匹配设计
确定静态工作点和稳定电路后,需要对晶体管的输入和输出进行匹配设计[7],在本例功率放大器的设计中,出发点是输出大功率,一般是让晶体管工作在其额定输出状态,为了使器件工作在最佳状态,采用负载牵引和源牵引相结合的方法来设计输入/输出匹配网络。通过在ADS中进行负载牵引和源牵引仿真找出在输出最大功率[8]时的最佳阻抗。
首先,进行负载牵引仿真找出最佳负载阻抗来设计输出匹配电路,负载牵引仿真原理图如图6所示,仿真结果如图7所示。
由图7可以得到在输出功率最大时,负载的最佳阻抗为3.004-j1.849,根据该阻抗值,采用分布参数与集总参数[9]混合匹配的方法来设计输出匹配电路。
然后,将设计完成的输出匹配网络加入到功率放大电路中进行源牵引仿真,源牵引仿真的原理图与负载牵引图相似,源牵引仿真结果如图8所示。
从源牵引仿真结果得到,在最大功率输出时源阻抗为11.503-j13.802;根据该阻抗值,采用与输出匹配网络相同的方法,利用Smith圆图[10]进行源端的匹配设计,最后根据要求指标进行优化,使得放大器的增益和输出功率更加符合设计要求,经过优化后的功率放大电路如图9所示,仿真结果如图10所示。
通过最后仿真图可以得到在2.6 GHz时,输入功率为19 dBm时,输出功率为38.318 dBm,即能够达到6.5 W的输出功率。小于功放的1 dB压缩点,功率增益为19 dB左右,效率达到45%左右,满足设计指标的要求。
3 结 论
本文提出了利用负载牵引和源牵引相结合的方法设计功率放大器,可以快速设计既满足输出功率又满足附加效率要求的方法,因此可以简化设计流程,极大地方便和加快产品的开发,而且对于射频工程师来讲,利用EDA软件辅助设计是极为重要的,可以大大减少工程师的工作量,并能提高工作效率,降低成本。
摘要：为了使射频功率放大器输出一定的功率给负载,采用一种负载牵引和源牵引相结合的方法进行功率放大器的设计。通过ADS软件对其稳定性、输入/输出匹配、输出功率进行仿真,并给出清晰的设计步骤。最后结合设计方法给出一个中心频率为2.6GHz、输出功率为6.5W的功率放大器的设计及优化实例和仿真结果。仿真结果表明,这种方法是可行的,满足设计的要求,并且对功放的设计有着重要的参考价值。
关键词：射频功率放大器,输出功率,稳定性,设计
参考文献
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[9]南敬昌,刘元安,高泽华.基于ADS软件的射频功率放大器仿真实现[J].电子技术应用,2007(9):110-112.