本應用筆記描述了射頻（RF）和微波子系統(tǒng)組件的系統(tǒng)級表征和建模技術(shù)。它說明了它們在混合信號，混合模式系統(tǒng)級仿真中的使用。該仿真使用帶有數(shù)字預失真（DPD）的RF發(fā)射機作為示例系統(tǒng)。給出了此復雜系統(tǒng)和性能數(shù)據(jù)的詳細信息。

介紹

射頻（RF）和微波世界在很大程度上免于摩爾定律的嚴格約束，而數(shù)十年來，在數(shù)字世界中積極地擴展規(guī)模已成為常態(tài)。但是現(xiàn)在，由于CMOS晶體管具有皮秒級的開關(guān)速度和數(shù)十至數(shù)百GHz的躍遷頻率，因此有機會將RF和微波組件集成到單個集成電路上的完整系統(tǒng)中。用于無線局域網(wǎng)和毫微微小區(qū)基站的單芯片收發(fā)器已經(jīng)成為商業(yè)現(xiàn)實。與復雜的數(shù)字系統(tǒng)一樣，對首過設計成功的需求要求為整個系統(tǒng)的子系統(tǒng)組件提供準確的預測模型，從而能夠?qū)ο到y(tǒng)設計進行仿真，并在設計投入硬件之前糾正任何錯誤或故障。 。

近年來，用于射頻和微波設計的系統(tǒng)級建模和仿真已經(jīng)變得非常復雜。現(xiàn)在，EDA供應商（例如AWR和Agilent [1，2]）可以使用具有廣泛的信號源庫，組件模型和數(shù)據(jù)分析工具的商業(yè)仿真工具。射頻和微波組件（如放大器和混頻器）的非線性行為模型的開發(fā)以及在典型應用環(huán)境中準確測量這些子系統(tǒng)的能力，已成為這些最新模擬器發(fā)展的重要推動力。

本教程描述了RF和微波子系統(tǒng)組件的系統(tǒng)級表征和建模技術(shù)，并說明了它們在混合信號，混合模式系統(tǒng)級仿真中的使用。我將使用具有數(shù)字預失真（DPD）的RF發(fā)射機作為示例系統(tǒng)，如圖1所示。這是一個復雜的系統(tǒng)，包括：

射頻組件，例如功率放大器（PA），為此我們需要一個非線性動力學模型

混合信號組件，例如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和IQ調(diào)制器/解調(diào)器

預失真器的數(shù)字組件可以實現(xiàn)為現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）或定制IC，而這些組件又可以通過模型以高級描述語言（例如Verilog?）來描述，或者通過它們的方式進行描述。使用數(shù)學語言（例如Mathworks的MATLAB?軟件）的算法功能。

具有DPD功能的無線基礎設施發(fā)射機系統(tǒng)的框圖以及所包含的DPD接收機的觀察路徑。該圖顯示了我們將要考慮的主要模塊和仿真領域。

具有數(shù)字預失真（DPD）的RF發(fā)射機是實際復雜系統(tǒng)的一個很好的例子。通常在這樣的系統(tǒng)中，獨立的團隊將設計子系統(tǒng)組件，但是至關(guān)重要的是要知道這些組件將作為一個完整的系統(tǒng)一起工作，最好是在將硬件固定在一起之前。這將使我們能夠在設計階段進行任何必要的體系結(jié)構(gòu)更改，而不是在構(gòu)建硬件之后進行更改。

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