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一种加快RFIC发射机设计速度的创新方法

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:527

        

    

    对rfic收发机设计来说,您需要大量的不同模拟技术和功能,如无线局域网(wlan)或ieee 802.11b中集成rfic收发机发射部分应用的频域(谐波平衡)、混合频域和时域(电路包络)、电磁和混合数字域、频域和时域(无线测试台)。这些模拟技术速度快、效率高,对仍然使用传统时域模拟器的rfic设计人员来说,他们仍应非常关注这些模拟技术。

    图1中所示的直接转换发射机由带预定标器的vco组成,它生成差分模式的正交本振(lo)信号,驱动i和q混频器。与相对较低的功放器一样,可调谐模拟基带滤波器和放大器已经包括在芯片上。

    

    

    对这一设计流程,假设系统设计人员已经使用行为模型完成顶级设计,并已经把每个模块的初步技术数据提交给rfic设计人员。rfic设计人员可能已经有一个设计方案,其可能位于不同的制造流程中,在不同频率范围上运行,输出的功率过小或过高,或效率不够高等。因此,我们将假设设计人员先把设计中的每个模块转换成目标制造流程。必需调节每个模块的设计 (主要是偏置电压、电流和器件尺寸),以获得基本功能。然后可能需要进一步调查和设计,保证其达到要求的性能水平,并"探索设计空间",看能不能以更低的成本(功耗、区域等)实现更好的性能。

    为改善效率,在初步设计流程中使用的eda工具应使得设计人员能够简便地扫描、调谐或优化直接影响电路重要响应的参数,这一点非常重要。此外,工具还应使得设计人员能够清楚灵活地查看模拟结果,并能够获得信息,清楚地存档结果。

    在模块由少量正弦信号驱动时,可以从频域频谱中直接计算发射机电路模块感兴趣的绝大部分响应。因此最好使用频域模拟工具,其前提是它们能够处理电路的复杂性,我们将在本文中演示频域工具能够解算复杂程度超出想象的电路。频域模拟器具有额外的优势,它们可以直接处理频域模型和测得的数据,而不需生成某些集总等效电路。

    为在现代通信系统中模拟复杂的被调制信号(如wlan、wcdma),您需要的不仅仅是频域模拟。这是因为频域模拟太过于针对稳态响应,而复杂的被调制信号会随着时间随机变化。我们将介绍模拟这些被调制信号的多种不同方式。

    在vco设计中应用频域模拟

    vco设计的两个初始重要特点决定着可调谐谐振器的谐振频率范围及电路是否振荡。您可以从谐振电路开始(包括变容二极管和代替线圈的理想电感器),运行频域s参数模拟,并作为参数扫描谐调电路,将提供谐振器调谐范围。而调节电感值和/或变容二极管的尺寸应使您能够设置谐振器的调谐范围。一旦谐振器在希望的调谐范围内工作,应使用额定电感相同的平面螺线管代替理想的电感器 (helic的velocerf为合成希望值的螺旋电感器提供了工具) 。可以使用平面电磁解算工具,模拟螺旋电感器,生成准确的可以用于所有vco后续模拟中的频域模型。图2是测试谐振器调谐范围的模拟设置。图3是谐振器频响和调谐范围,其中作为参数扫描调谐电压。

    

    

    如果vco不振荡会怎么样呢?您怎样使用工具、确定原因及怎样解决问题?一半的vco设计与谐振器有关,而另一半则与有源电路有关,有源电路在某个频率范围内生成负电阻,其足够大,可以克服谐振器中的损耗。如果模拟器表明vco没有振荡,您可以去掉谐振器,换上测试信号,相对于频率和/或幅度扫描信号,使用它确定给谐振器带来的阻抗。如果这个阻抗的实数部分不为负,或者幅度太小,那么可以试着调节偏置电流和器件尺寸等部分,直到满足振荡条件。

    vco一旦运行,检验其是否在连接到预定标器上时还能在希望的频率范围内不断振荡就非常重要。图4表明在由vco驱动时相对于调谐电压的预定标器的输出。

    检验vco/预定标器组合在温度和制造流程变化的情况下的工作状况。为执行这些模拟,您需要一个工具,简便地解算vco和预定标器相对于扫描参数的运行情况。频域模拟器(在解算预定标器时给定生成瞬变的初始推测)特别适合这类扫描模拟,您希望获得电路相对于某个参数的稳态响应。这是因为在运行参数扫描时,频域模拟器对扫描参数值n-1使用电路的解算结果,作为使用扫描参数值n解算电路的初始推测。只要电路的响应相对于扫描参数变化得不是太快,那么可以迅速简便地找到解算结果。

  

        

    

    对rfic收发机设计来说,您需要大量的不同模拟技术和功能,如无线局域网(wlan)或ieee 802.11b中集成rfic收发机发射部分应用的频域(谐波平衡)、混合频域和时域(电路包络)、电磁和混合数字域、频域和时域(无线测试台)。这些模拟技术速度快、效率高,对仍然使用传统时域模拟器的rfic设计人员来说,他们仍应非常关注这些模拟技术。

    图1中所示的直接转换发射机由带预定标器的vco组成,它生成差分模式的正交本振(lo)信号,驱动i和q混频器。与相对较低的功放器一样,可调谐模拟基带滤波器和放大器已经包括在芯片上。

    

    

    对这一设计流程,假设系统设计人员已经使用行为模型完成顶级设计,并已经把每个模块的初步技术数据提交给rfic设计人员。rfic设计人员可能已经有一个设计方案,其可能位于不同的制造流程中,在不同频率范围上运行,输出的功率过小或过高,或效率不够高等。因此,我们将假设设计人员先把设计中的每个模块转换成目标制造流程。必需调节每个模块的设计 (主要是偏置电压、电流和器件尺寸),以获得基本功能。然后可能需要进一步调查和设计,保证其达到要求的性能水平,并"探索设计空间",看能不能以更低的成本(功耗、区域等)实现更好的性能。

    为改善效率,在初步设计流程中使用的eda工具应使得设计人员能够简便地扫描、调谐或优化直接影响电路重要响应的参数,这一点非常重要。此外,工具还应使得设计人员能够清楚灵活地查看模拟结果,并能够获得信息,清楚地存档结果。

    在模块由少量正弦信号驱动时,可以从频域频谱中直接计算发射机电路模块感兴趣的绝大部分响应。因此最好使用频域模拟工具,其前提是它们能够处理电路的复杂性,我们将在本文中演示频域工具能够解算复杂程度超出想象的电路。频域模拟器具有额外的优势,它们可以直接处理频域模型和测得的数据,而不需生成某些集总等效电路。

    为在现代通信系统中模拟复杂的被调制信号(如wlan、wcdma),您需要的不仅仅是频域模拟。这是因为频域模拟太过于针对稳态响应,而复杂的被调制信号会随着时间随机变化。我们将介绍模拟这些被调制信号的多种不同方式。

    在vco设计中应用频域模拟

    vco设计的两个初始重要特点决定着可调谐谐振器的谐振频率范围及电路是否振荡。您可以从谐振电路开始(包括变容二极管和代替线圈的理想电感器),运行频域s参数模拟,并作为参数扫描谐调电路,将提供谐振器调谐范围。而调节电感值和/或变容二极管的尺寸应使您能够设置谐振器的调谐范围。一旦谐振器在希望的调谐范围内工作,应使用额定电感相同的平面螺线管代替理想的电感器 (helic的velocerf为合成希望值的螺旋电感器提供了工具) 。可以使用平面电磁解算工具,模拟螺旋电感器,生成准确的可以用于所有vco后续模拟中的频域模型。图2是测试谐振器调谐范围的模拟设置。图3是谐振器频响和调谐范围,其中作为参数扫描调谐电压。

    

    

    如果vco不振荡会怎么样呢?您怎样使用工具、确定原因及怎样解决问题?一半的vco设计与谐振器有关,而另一半则与有源电路有关,有源电路在某个频率范围内生成负电阻,其足够大,可以克服谐振器中的损耗。如果模拟器表明vco没有振荡,您可以去掉谐振器,换上测试信号,相对于频率和/或幅度扫描信号,使用它确定给谐振器带来的阻抗。如果这个阻抗的实数部分不为负,或者幅度太小,那么可以试着调节偏置电流和器件尺寸等部分,直到满足振荡条件。

    vco一旦运行,检验其是否在连接到预定标器上时还能在希望的频率范围内不断振荡就非常重要。图4表明在由vco驱动时相对于调谐电压的预定标器的输出。

    检验vco/预定标器组合在温度和制造流程变化的情况下的工作状况。为执行这些模拟,您需要一个工具,简便地解算vco和预定标器相对于扫描参数的运行情况。频域模拟器(在解算预定标器时给定生成瞬变的初始推测)特别适合这类扫描模拟,您希望获得电路相对于某个参数的稳态响应。这是因为在运行参数扫描时,频域模拟器对扫描参数值n-1使用电路的解算结果,作为使用扫描参数值n解算电路的初始推测。只要电路的响应相对于扫描参数变化得不是太快,那么可以迅速简便地找到解算结果。

  

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