线标准。但是,调制信息的频率通常低得多,一般是几百千赫或兆赫。符号周期一般是 1 微秒左右。工程师必须分析数千个符号来验证此类系统。仿真程序必须执行大量的
射频载波周期,时间步长是几十分之一皮秒。这样的仿真需要数星期才能完成,并生成数吉比的输出文件。因此,时域仿真不宜对数字调制的信号进行高效分析。
Mentor 公司已开发了 ADMS RF 混合信号/混合域仿真程序。它是“与语言无关”的,只使用行业标准 IC
设计语言。它支持Spice、Verilog、VHDL、Verilog AMS 和 VHDL AMS。你甚至可以根据 VHDL 代码来链接 C 模块。因此,工程师们能够使用最适合于所期望的抽象级别的设计语言,来描述各个
电路块。ADMS RF 利用数字调制信号的这种特殊性质来提高仿真性能。
安捷伦科技公司和 Cadence 公司结成 RF/MS IC 联盟,目的在于把射频电路设计环境和 IC 设计环境融合在一起,应对射频/混合信号 IC 设计所面临的挑战。RF-DE (射频电路设计环境)使设计师能在Cadence IC 设计流程内利用安捷伦公司的频域电路仿真技术和 Cadence
公司的时域电路仿真技术。借助 RFDE 的最新发行版 Wireless IC,设计师可以直接验证他们基于 Cadence 环境的、具有各种基带体系结构的射频电路原理图。他们可以在开发周期的初期,开发各项测试基准,并把它们从安捷伦公司的 Advanced Design System 输出到 RFDE 中。然后,RF IC 设计师可以从 Cadence 模拟和混合信号电路设计流程内部访问这些测试基准,从而在出带制成硅片前对电路设计进行验证。另外,几种预配置的无线测试基准可以作为 RFDE 选项。RFDE 无线测试基准使用安捷伦公司的仿真技术,如 Circuit Envelope、Agilent Ptolemy 和 AMI(Automatic Verification Modeling,自动验证建模)。
Agilent Connection Manager 与各种 RFDE 无线测试基准一起使用,以便把数据从 RFDE 下载到测试仪器,所以,设计师可以在开发周期的较早时候进行系统验证。用户还可以使用 Agilent Momentum(一种基于矩量法的 2.5D 仿真技术),生成片上无源元件和互连线路的基于电磁场的精确模型。你可以直接在 Cadence 电路原理图中仿真这些基于电磁波的模型,而不必进行通常的转换来近似集总元件模型,从而使无线和高速有线设备获得更高的精确度。Momentum 电磁建模和验证功能也是现有阻容提取工具的一种协作工具。它有助于关键的设计网络获得所需的建模精确度,而这些网络出现的故障可能会损害整个流程的运行。
RFIC 设计中的连接问题
ARF 电路的性能是由设计师和 EDA 工具共同完成的物理实现的直接结果。随着特征尺寸的继续缩小,设计师在射频电路设计中必须处理的许多问题,也在数字电路设计和混合信号电路设计中日益重要。建立寄生效应和互连线的模型使仿真问题进一步复杂化。然而,精确的射频器件模型必须包括寄生元件网络。因为工作频率很高,互连线的精确表述也很有必要。在数千兆赫频率下,原先可以忽略的寄生元件可能会使芯片失效。芯片上的互连线、焊接线和芯片外的微带互连线始终或时常要加以注意。另外,建立芯片衬底的模型也是捕获数字信号引起的噪声所必不可少的。设计师既建立互连线的模型,又建立具有大型寄生网络的基板模型,这可能是对仿真器的功能的挑战。如今提供射频工艺的大多数硅片加工厂都提供作为工艺设计套件一部分的各种器件的精确仿真模型。
这些模型被安排成分级的子电路,各自描述一个器件的电路。每个模型都包括基本的原始元件和一个由无源元件和内部节点组成的非平凡网络,以便建立精确射频仿真所需的附加物理细节的模型。例如,无源元件可以建立漏/源极输入网络、结型二极管、衬底网络、栅极电流网络和由器件布局引起的寄生效应的模型。
原始元件的基本模型要么忽视这些效应,要么对其表达不够。寄生网络中的一些元件(如螺旋式电感器)性能甚至可能直接取决于工作频率。这些与频率有关的元件在常规的瞬态仿真器中仿真,费用特别高昂,而在频域中处理则要容易得多。因此,对于一张原理图中的每个射频器件来说,仿真器都必须处理 4 个以上的附加内部节点以及 10 个以上的无源元件。甚至在考虑互连线之前,实际仿真数据的复杂性就比原理图级的数据高一个数量级,而每个器件则要比简单的原始元件重要得多。
为了达到精确的仿真,设计师必须从布局图中提取关键射频电路块之间的互连线,并对它们与有源器件一起进行仿真。如果在设计电路块时知道输入和输出阻抗,那就可以很容易地把各个电路块互相连接起来,但射频电路设