于一系列
射频元件的
设计输入、仿真和综合功能。它利用 Cadence 公司的 Specctre RF 仿真程序和安捷伦公司的 ADS 仿真程序来交互地或自动地对各种定制的射频
电路进行尺寸调整、偏置和验证。工程师可以利用内置的功能进行测量,或者通过开放式 API(应用编程接口)添加自己的专有测量方法。NeoCircuit-RF 能利用 LSF(
www.platform.com)或 Grid Engine(
www.gridengine.sunsource.net)在设计小组成员之间适当地管理可用的执行许可证,从而把综合工作分配给多台机器。
许多射频设计平台都集成有安捷伦科技公司的 ADS(Advanced Design System)。ADS有好几个仿真引擎,其中包括交流、直流、S-参数和谐波平衡仿真引擎,以及电路包络仿真引擎和瞬态及会聚仿真引擎。据 Dataquest 公司说,安捷伦科技公司是射频电路设计市场的领头羊,这并不使人感到意外。
在低达几兆赫的频率时,射频效应也可能会很显著,这取决于设计的尺寸大小。即使是几百兆赫的时钟频率也会有频率分量进入吉赫范围。基本时钟频率的这些高频谐
波能很容易地从电路板或芯片辐射出去,从而在设计的其它部位造成噪声和干扰问题。目前,模拟电路设计师和数字电路设计师都看到“高频”在其设计中造成不希望有的后果,即信号污染、串扰、衬底耦合和寄生效应。业界使用“信号完整性”这个术语来描述数字电路设计中不希望有的射频效应。参考文献 1 介绍了多种有助于你避免其中一些问题的EDA 工具。寄生效应提取工具和时域仿真程序用在高频时描述连线工作状态的各种模型代替了理想的连线。虽然这些工具比不建立寄生效应模型要好,但只是对连线射频性质的一阶近似。更详细、更精确的电磁及卷积建模软件有助于解决设计中最重要而又最敏感的部分,但仿真花费时间更长,而且只在布局或封装设计的小区域内才切实可行。
工程师们历来习惯在单独而又孤立的模块上设计射频电路。人们要求减小手机和 PDA 等消费电子产品的形状因子,从而出现了带射频电路的印制电路板设计。设计上的挑战取决于工作频率。在较低的频率时,你可以在电路板上安装分立的射频元件,再用阻抗可控的印制线和通孔把它们连接起来。在进行需要较高频率的设计时,设计师必须利用参数曲线以及预先计算的散射参数(即 S-参数)模型,才能用传输线和器件模型来设计所有物理元件。在缩小体积的需求驱使下,甚至出现了对这些预定义参数曲线的交互式修改。为了验证电路,你必须先使用一种 3D 电磁场求解程序来建立传输线模型。然后,你必须使用一个电路仿真程序来进行功能验证。具有吉比数据速率的高速器件的集成,已经抬高了高速电路设计和仿真的门槛,并且需要更精确的模型来描述这些器件内部的通信体系结构。
数字电路设计师习惯于把逻辑功能封装成预先定义的元件,然后在印制电路板上把它们连接起来。工作频率很高的射频电路很少采用预先定义的元件;包括印制线、通孔和导电图形等在内的互连传输线构成功能电路。这种方法需要对射频电路行为更透彻的了解,而且严重依赖于电磁仿真程序和电路仿真程序。此外,射频电路噪声大且很敏感,需要进行物理隔离。
高速电路设计和射频电路设计都涉及到建立互连传输线的精准模型。高速电路采用复杂的分立数字元件。射频电路包含了金属化层内的元件,从而取消了分立元件。在射频电路设计中,互连印制线建模复杂,需要使用 3D 电磁场求解程序。在射频-模拟窄带设计中,传输元件形状为电路提供无源元件,如电容、电感和短路。这些无源元件只在所需信号工作的狭窄频率范围内有用,而在其它频率下则具有不希望有的特性。因此,一个为“射频-模拟”设计的印刷电路板铜箔形状仅供一个频带相当窄的信号使用。虽然半导体厂商和 EDA 厂商都在努力开发精确的射频器件模型,使之能够被有效地仿真,但多数设计师仍然依赖于射频集成电路厂商提供的设计指南和参考设计。
工程师们之所以使用高速串行 I/O,乃是因为它性能更高、成本更低,设计更简单。Xilinx 公司的 RocketPHY 收发器具有 10Gbps的数据速率,允许设计师使用比传统并行总线体系结构更快的串行连接。利用数吉比串行 I/O 技术进行设计,需要更加注意影响信号完整性的各种问题,如衰减、噪声和反射。因此,工程师们必须使用通常只有射频设计师使用的技术,对设计进行分析,因为分布寄生效应的确切特性对于系统的总体行为是至关重要的。工程师通常使用 S-参数来描述各种与传输线、封装和连接器有关的寄生效应特性。Synopsys 公司的 HSpice 仿真程序具有一整套丰富的分析功能、绝好的模型和对 S-参数模型的支持。Xilinx 公司的设计师在开发 RocketPHY 收发器期间,使用 HSpice 来描述该收发器的特性。
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