大規(guī)模射頻集成電路如無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)，往往包含了模擬和數(shù)字部份，如壓控振蕩器(VCO)、鎖相環(huán)(PLL)、混頻器、濾波器、放大器、數(shù)字模擬/模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(DAC/ADC)等。這些組件的各種功能特性需要在時(shí)域和頻域內(nèi)進(jìn)行模擬，以得到它們各自的行為特性。
此外，這些系統(tǒng)工作在GHz頻段，并采用先進(jìn)訊號(hào)產(chǎn)生方法，如正交頻分多任務(wù)(OFDM)和快速跳頻技術(shù)等。高頻電路的開關(guān)速度很快，對(duì)主動(dòng)與被動(dòng)組件的模型、電路布局的寄生效應(yīng)、介質(zhì)耦合效應(yīng)、級(jí)間阻抗匹配、IC封裝和電源噪音等非常敏感。
模擬挑戰(zhàn)
諧波失真、增益壓縮、振蕩器相位噪音及混頻器噪音系數(shù)等非線性效應(yīng)經(jīng)常在頻域進(jìn)行模擬和報(bào)告。而開關(guān)行為、電路初始啟動(dòng)狀態(tài)以及收發(fā)系統(tǒng)對(duì)瞬時(shí)事件(如跳頻)的響應(yīng)則必須在時(shí)域進(jìn)行模擬。由于經(jīng)常需要包含基于頻域定義的寬帶寄生效應(yīng)建模，而這種建模必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換以用于基于時(shí)間的模擬，因此導(dǎo)致時(shí)域分析復(fù)雜化。
很明顯，同時(shí)支持在時(shí)域和頻域內(nèi)進(jìn)行一致的模擬，并能高效和精確地對(duì)基于頻率的模型實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)分析的技術(shù)，對(duì)于現(xiàn)在的RF電路仿真和驗(yàn)證至關(guān)重要。
為組成一個(gè)完整的收發(fā)器或接收器鏈，由許多無(wú)線電單元組合在一起產(chǎn)生的電路包含非常多的組件，這通常超過了傳統(tǒng)EDA工具的極限，從而產(chǎn)生了另外一個(gè)模擬挑戰(zhàn)。
這迫使設(shè)計(jì)師引入人為的、不準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)分割，從而犧牲了他們驗(yàn)證的寬度。因此，設(shè)計(jì)師迫切需要新的技術(shù)，它不僅要能在對(duì)敏感的模擬電路模塊仿真時(shí)具有良好的模擬精度和收斂性，同時(shí)，由于在系統(tǒng)單芯片(SoC)的電路中經(jīng)常包含了大量晶體管和寄生組件，因此新技術(shù)還必須具備處理這種電路的能力和必要的仿真速度。
解決挑戰(zhàn)
為解決這些模擬挑戰(zhàn)，Ansoft公司開發(fā)了Nexxim。利用專用的數(shù)值算法和先進(jìn)的軟件架構(gòu)，Nexxim提供了具有一致結(jié)果的時(shí)間和頻率分析，以及與Ansoft公司的寄生行為3D電磁建模的協(xié)同模擬能力。新設(shè)計(jì)技術(shù)主要利用了高頻結(jié)構(gòu)仿真器(HFSS)對(duì)部件和布局電磁寄生效應(yīng)進(jìn)行萃取，這將為SoC設(shè)計(jì)人員提高一次投片成功的機(jī)會(huì)。
復(fù)雜SoC的設(shè)計(jì)需要完善的EDA設(shè)計(jì)流程。Cadence Virtuoso模擬設(shè)計(jì)環(huán)境(ADE)在模擬/RF設(shè)計(jì)業(yè)界得到廣泛使用�，F(xiàn)在，可以將Nexxim仿真和HFSS模型萃取工具固有的優(yōu)勢(shì)整合到這個(gè)設(shè)計(jì)流程中。像ADC、AGC和PLL這類IC功能現(xiàn)在可透過Cadence環(huán)境來(lái)建構(gòu)，在單個(gè)芯片中整合，并使用Nexxim按SPICE級(jí)別精度對(duì)這些功能模塊驗(yàn)證。
此外，HFSS與Cadence的設(shè)計(jì)流程協(xié)同工作，以提供可擴(kuò)展的芯片上被動(dòng)模型、全波互連與介質(zhì)耦合寄生效應(yīng)萃取以及復(fù)雜的封裝模型萃取。
本文描述在建立好的設(shè)計(jì)流程中設(shè)計(jì)與驗(yàn)證射頻及模擬電路的新技術(shù)，并以正在開發(fā)中的超寬帶(UWB)多波段正交頻分多任務(wù)(MB-OFDM)無(wú)線系統(tǒng)計(jì)劃為實(shí)例展示這項(xiàng)全新技術(shù)。