放大器的优化设计方法与流程

本发明涉及放大器设计，更具体地说，本发明涉及放大器的优化设计方法。

背景技术：

1、放大器，特别是宽带放大器，在无线通信、雷达系统等领域中扮演着核心角色，其性能直接决定了系统的线性度、能效水平与可靠性，然而，随着5g、毫米波等应用的普及深化，射频功率放大器的工作频率逐渐提升，寄生耦合效应显著，使得放大器设计优化变得尤为重要。

2、现有的放大器设计方法按照确定需求、选择器件、确定电路拓扑、确定直流工作点和设计偏置电路、进行仿真、进行pcb设计、调试和优化以及性能测试的设计流程经由放大器设计师进行放大器设计，依赖于人工调试和经验判断。

3、然而上述方法存在一些问题：仅仅依赖于人工调试和经验判断的话在面对多目标优化问题时会显得力不从心，且对设计师的专业要求较高，在设计放大器时需要耗费的时长较多，设计效率较低。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种放大器的优化设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：放大器的优化设计方法，包括以下步骤：

3、s1：通过授权后实时采集现有的各类放大器设计数据，放大器设计数据包括产品设计参数、仿真性能指标测试结果、电路原理图、版图结构、生产设计方案以及实物性能测试结果，并将采集到的放大器设计数据按照放大器的类别分区域存储在设计案例库中；

4、s2：接收需要设计的目标放大器的类型和设计性能指标需求信息；

5、s3：基于设定的筛选规则从设计案例库中自动筛选出参考设计案例并对筛选出的参考设计案例进行分析确定后续设计模式；

6、s4：将设计模式分为智能设计模式和人工设计模式，对于不同的设计模式执行不同的设计流程，备份设计流程结束后得到的产品设计参数、电路原理图、版图结构以及生产设计方案；

7、s5：利用电磁场仿真工具对放大器性能进行仿真测试，测试结果满足设计性能指标需求则按照生产设计方案进行放大器实物生产并基于版图结构进行组装，对最终放大器成品进行实物性能测试，实物性能测试结果也满足设计性能指标需求则设计方案通过校验，可进入后续批量生产环节，反之则设计方案不通过校验，设计方案将被退回至设计人员处进行修改直至设计方案通过校验；

8、s6：记录预设周期内放大器设计次数、设计方案一次通过的次数、设计方案非一次通过的次数以及非一次通过设计方案的返回修改次数，基于记录的数据计算方案设计精准率控制系数；

9、s7：记录预设周期内每一次放大器设计时长，将每一次放大器设计时参考案例的设计时长汇总计算平均参考设计时长，基于二者计算设计时长优化系数或设计时长劣化系数；

10、s8：将最终通过的放大器设计方案的实物性能测试结果与设计性能指标需求信息进行对比计算综合性能优化系数；

11、s9：将预设周期内每一次放大器设计的综合性能优化系数汇总计算平均性能优化系数，将预设周期内的设计时长优化系数和设计时长劣化系数各自整合后比较数值大小并计算综合设计时长优化系数或综合设计时长劣化系数，再结合方案设计精准率控制系数计算方案设计质量提升指数。

12、优选的，步骤s2中的目标放大器的类型包括甲类放大器、乙类放大器、甲乙类放大器、丙类放大器以及丁类放大器；设计性能指标需求信息包括增益、带宽、线性度、输出功率、效率、失真、输入阻抗、输出阻抗、耐压限度以及噪声，其中增益包括电压增益、电流增益以及功率增益。

13、优选的，步骤s3中筛选参考设计案例并对其进行分析的具体步骤如下：

14、s31、设定放大器类别作为第一筛选条件在设计案例库中进行第一轮筛选，剔除与目标放大器类型不一致的放大器设计案例信息；

15、s32、设定放大器性能指标参数作为第二筛选条件，分别计算目标放大器第i项设计性能指标需求参数yxi与设计案例库中同类型放大器第j个设计案例中第i项仿真性能指标测试结果pxji的指标标准匹配度αxji，具体公式为：；

16、s33、将计算出的指标标准匹配度按照性能指标参数进行分离并按照数值由高至低进行排序，仅保留每一项性能指标中指标标准匹配度最大值，而该最大值对应的放大器设计案例为该项性能指标的参考案例；

17、s34、当每一项仿真性能指标测试结果与目标放大器的设计性能指标需求参数之间的指标标准匹配度最大值均为1时进入智能设计模式，反之则进入人工设计模式。

18、优选的，步骤s4中对于智能设计模式执行的设计流程如下：

19、s41、进入智能设计模式时，将参考案例中指标标准匹配度最大值为1的性能指标对应的设计参数分离出来，分离出的设计参数即为目标放大器的设计参数；

20、s42、将设计参数输入构建的放大器设计卷积神经网络模型中得到电路原理图、版图结构以及生产设计方案。

21、优选的，步骤s4中对于人工设计模式执行的设计流程为：进入人工设计模式时将筛选出的参考设计案例发送给放大器设计人员辅助完成放大器的设计任务，在设计完成之后备份设计流程结束后得到的产品设计参数、电路原理图、版图结构以及生产设计方案。

22、优选的，步骤s6中具体数据处理过程如下：

23、s61、记录预设周期内放大器设计次数mbz、设计方案一次通过的次数mby、设计方案非一次通过的次数mbx以及非一次通过的第i个设计方案的返回修改次数mfxi；

24、s62、基于预设周期内放大器设计次数mbz和设计方案一次通过的次数mby计算一次通过率βta，具体公式为：；

25、s63、基于设计方案非一次通过的次数mbx和非一次通过的第i个设计方案的返回修改次数mfxi计算平均修改系数θxe，具体公式为：；

26、s64、基于一次通过率和平均修改系数计算方案设计精准率控制系数θcz，具体公式为：，e为自然常数。

27、优选的，步骤s7中具体数据处理过程如下：

28、s71、设定接收放大器设计需求的时间点作为设计开始时间点、设计方案通过时间点作为终止时间点，终止时间点与开始时间点之间间隔时长即为放大器设计时长，用tai表示预设周期内第i次放大器设计时长、tbij表示预设周期内第i次放大器设计时的第j个参考案例的放大器设计时长；

29、s72、计算预设周期内第i次放大器设计时的平均参考时长tbei，具体公式为：，nbi为预设周期内第i次放大器设计时的参考案例数量；

30、s73、比较tai与tbei，当时计算设计时长劣化系数θlhi，具体公式为：，当时计算设计时长优化系数θyhi，具体公式为：。

31、优选的，步骤s8中计算综合性能优化系数θzy的具体公式为：，其中cxi为目标放大器第i项设计性能指标需求参数的实物性能测试结果，nc为设计性能指标需求参数的总数量。

32、优选的，步骤s9中计算平均性能优化系数和综合设计时长优化系数或综合设计时长劣化系数的具体过程如下：

33、s91、放大器的综合性能优化系数用θzy表示，则预设周期内第j次放大器设计时的综合性能优化系数用θzyj表示，平均性能优化系数θzye的具体计算公式为：；

34、s92、将预设周期内的设计时长优化系数和设计时长劣化系数各自整合，即计算和，则计算综合设计时长劣化系数θlhz，具体公式为：，则计算综合设计时长优化系数θyhz，具体公式为：。

35、优选的，步骤s9中计算方案设计质量提升指数qt的具体公式为：。

36、本发明的技术效果和优点：

37、本发明通过授权后实时采集现有的各类放大器设计数据，放大器设计数据包括产品设计参数、仿真性能指标测试结果、电路原理图、版图结构、生产设计方案以及实物性能测试结果，并将采集到的放大器设计数据按照放大器的类别分区域存储在设计案例库中，接收需要设计的目标放大器的类型和设计性能指标需求信息后基于设定的筛选规则从设计案例库中筛选出参考设计案例并对筛选出的参考设计案例进行分析确定后续设计模式，优化了人工检索环节，在接收到设计需求后自动筛选出参考设计案例，避免了海量资料检索带来的大量时间损耗，同时筛选出的放大器参考案例也为后续放大器的设计提供了数据来源；将设计模式分为智能设计模式和人工设计模式，对于不同的设计模式执行不同的设计流程，备份设计流程结束后得到的产品设计参数、电路原理图、版图结构以及生产设计方案，智能设计模式通过构建的神经网络模型进行放大器的设计，避免了传统方法中繁琐的人工调试过程，提高了设计效率，神经网络模型能够学习大量设计案例中的规律和经验，从而输出更准确、可靠的设计方案，引入人工智能技术，使得放大器设计过程更加智能化、自动化，降低了对设计师经验和技能的要求，人工设计模式则是为放大器的设计提供了技术支持和弥补方法，人工与智能的联合应用兼顾了放大器设计效率和设计质量，本发明提供的放大器设计方法可以适应不同频段、不同应用场景下的放大器设计需求，具有较强的通用性和可扩展性，有利于提高放大器设计的整体效率和性能。