仿真是前期验证最重要、最直观的手法，也是研发过程中发现问题和优化规划的重要途径。本文针对不同类型器材，提出了依据原理图模型、行为级模型以及 测验模型，树立射频微波模型库。其间，运用依据测验成果的X参数能够成功对扩大模块、检波器、混频器等非线性器材进行有用建模。一致的射频元器材模型渠道 将使现有的元器材参数电子化，一起便于参加新元器材的规划电路或测验成果等，能够确保射频体系规划的有用展开。
1、导言
在进行通讯体系规划时，为了确保体系功用、确保研发周期，有必要在体系规划阶段充沛评价体系功用、验证体系算法、合理分配分体系目标，运用先进仿真技能为整体部分供给技能支撑确保，进步各部分规划功率，增进部分之间的协作。
数字化样机研发渠道建造便是依据这一需求进行的重要测验。运用仿真技能，在体系目标分配阶段，进行体系建模及算法建模，经过仿真得到整个体系的电气功用，考 虑要害目标对体系功用的影响。选用仿真技能进行模仿，能够尽早考虑分体系间的相互影响，合理进行体系目标分配，经过合理的技能手法解决问题，进步体系的稳定性。
在进行数字化样机研发过程中，有必要将射频微波电路的功用加以考虑，以最大程度挨近体系的实际作业状况。如何将已有电路或规划中的元器 件功用加以考虑，是进行数字化样机研发的根底确保作业之一。树立射频元器材模型库的作业使现有的元器材参数电子化，一起能够快速参加新元器材的规划电路、 测验成果等，确保数字化样机规划作业的展开。
2、业界现状
现在射频、微波规划人员尚处于依照目标完结规划、调试作业的阶段，没有对完结后的产品进行体系的建模、归档作业，这样会存在一些问题：
· 缺少一致的规划、仿真渠道，在进行体系仿真时缺少器材模型支撑；
· 缺少标准的测验模型库，已有电路的运用率不高，往往是在不同的体系中，针对相似的功用元器材重复规划、调试电路，构成人力、物力的极大糟蹋；
· 文档办理东西匮乏，人员安排结构发生改变后，已有的电路、模块难以再次运用，已有经历的可继承性不高；
· 关于非线性器材没有恰当的模型进行描绘。如扩大器、混频器等器材，无法进行宽频带、功率相关目标的描绘。
针对现在的这些问题，选用现在市场占有率最高的射频、微涉及体系规划软件，是德科技的ADS作为规划渠道，进行射频元器材模型库建造，以满意在进行射频体系规划时对根本电路单元的需求。
3、模型库树立
针对射频电路规划、运用的特色，将器材模型、元器材图标、协助及阐明文档、版别操控文档等进行有机集成，构成风格一致、内容灵敏多变的射频元器材模型库。模型库详细组成参阅图1：
元器材库建造的要点在于挑选恰当的模型对元器材进行正确表征。依据射频微波元器材的特色，将元器材模型库分为三种模型进行建模。依据原理图的模型能够直接将 子电路带入上一次电路、体系进行仿真，但假如参加多个子电路，会让体系仿真速度变慢。行为级模型和依据测验的模型都归于黑盒模型的领域。依据原理图的模型 是自顶向下进行体系目标规划等作业的规划流程，而依据丈量的模型则是自底向上进行体系功用验证的规划流程。
3.1 依据原理图的模型
一些常用电路，能够直接对其原理图进行模型提取，将其生成子电路，在后期电路中直接进行调用。图2是个十分典型的子电路结构，经过参加此滤波器的图标，能够快速将对应子电路拓扑参加到电路中。
3.2 行为级模型
行为级模型（behavioral models）是从元器材的电学作业特性动身，把元器材当作“黑盒子”，丈量其端口的电气特性，提取的器材模型，即能够用公式来描绘器材的作业特性。一般状况下，运用多项式来对扩大器等作业特性曲线进行拟合。
如器材厂商在产品手册中供给的某一频率的增益、噪声系数、输出功率、1dB紧缩点、三阶交调截断点等目标，能够参加已有模型，体系主动拟合出器材的作业曲线。如图3中，将不同频率下器材参数输入扩大器模型，能够得到扩大器在不同频率、功率下的呼应。
3.3 依据丈量的模型
许多时分，依据知识产权维护的考虑，即使是同一个单位，搭档或部分之间进行电路原理图的同享也不太可能。能够要求器材或电路的规划人员进行模型提取，供给器材的黑盒模型。
在更多时分，取得射频元器材的原理图或行为级模型十分困难。这就要求有必要对已有器材或外协器材进行测验，并进行建模，创立模型库。
模型参数提取或丈量可分为两类：线性模型及非线性模型。
3.3.1 线性模型提取
关于线性模型，一般能够运用n端口散射矩阵（S参数）来进行描绘。
S参数运用入射电压波和反射电压波的办法界说网络的输入、输出联系，然后表征整个网络的特性。S参数选用Touchstone文件格局，也被称作SnP文件。运用矢量网络剖析仪，能够直接生成SnP文件。
大多数无源器材都能够运用线性模型进行表征，如滤波器、功分器、衰减器、耦合器、巴伦、小信号鼓励下的开关电路等。
3.3.2 非线性模型提取
关于非线性模型，如扩大器、限幅器、检波器、混频器等，现在业界最好的模型为X参数。如条件受限不能取得X参数，能够退而求其次，挑选P2D模型。
与S参数比较，X参数能够更为完好全面的办法表明或剖析射频微波器材的非线性特性。作为S参数在大信号作业条件下的逻辑与数学领域内的扩展，X 参数的获取首要需求把被测器材驱动到其饱满作业状况——这是许多器材实在的作业状况，然后再在这样的条件下对被测器材进行丈量。
在丈量X参数的时分，不需求知道与被测器材(DUT)内部%&&&&&%有关的信息，要做的是丈量各种不同频率信号电压波形的鼓励呼应模型，如图4 所示。行将信号的基波和所发生的失真信号的肯定起伏、不同频率信号的相对相位信息都精确地丈量出来，然后用X参数来代表这些起伏和相位信息的组合。在这些 快速得到的精准模型傍边，还能够把更多的可改变的要素考虑进去，其间就包含源和负载的阻抗状况、所施加的直流偏置电压、电流值、乃至温度信息等。
有两种办法能够用来生成X参数: 从是德科技先进规划体系(ADS)的电路级原理规划生成X参数，或许运用是德科技PNA-X 矢量网络剖析仪的非线性矢量网络丈量(NVNA) 运用程序直接丈量出X参数。
要想从ADS 的电路级原理图中得到X参数，首要需求在ADS中规划好电路原理图。电路原理图完结之后，就能够把频率、直流偏置、温度和其他重要的参数输入给ADS用来 发生X参数的运用程序(X-parameter Generator —X参数生成器)。这个东西运用电路级的规划来核算可供ADS谐波平衡或电路包络仿真运用的器材或模块的X参数。ADS的X 参数发生器作业起来十分灵敏，能够为非线性多端口器材在多音鼓励以及负载牵引仿真的条件下发生X 参数。因而，在ADS中运用参数提取器不只能够对扩大器、混频器等电路进行X参数提取，还能够对多级混频链路等杂乱电路进行X参数提取。
假如期望经过对器材的丈量快速而精准地得到X参数，需求运用在是德科技PNA-X 上完成的非线性矢量网络剖析(NVNA)的丈量技能。NVNA 直接丈量被测器材(DUT) 的X参数，这些经过丈量得到的X参数能够移植到ADS的仿真程序中。运用NVNA丈量X参数的时分，充沛运用了PNA-X内置的两个高功用鼓励源，其间的 一个鼓励源用大信号鼓励被测器材使其到达大信号作业点，一起第二个鼓励源能够以各种恰当丈量频率和相位的信号给被测器材施加小的丈量鼓励信号。
现在业界现已运用X参数对功率扩大器进行了X参数的模型提取及仿真，显现了X参数模型的精确性。一起，运用X参数也能够成功表征检波器的非线性模型。
X参数还能够支撑级联模型仿真。
运用NVNA对混频器进行测验，树立X参数模型，能够对混频器的变频损耗、RF-IF走漏、LO-IF走漏以及混频器的高次交调产品等进行建模，如图5所示。
在没有条件进行X参数提取时，能够将P2D模型作为X参数的弥补，树立非线性模型库。
P2D 模型实质是功率相关的大信号S参数，存储若干功率点对应的S参数，是宽带扩大器模型之一。其缺陷清楚明了，仅考虑了器材的基波，高次谐波彻底没有考虑。但 是P2D模型能够猜测宽带增益紧缩特性，故能够在多芯片体系中用来描绘扩大器特性。早在2002年，是德科技（原安捷伦）就成功运用P2D模型对频率为1 至12GHz的多芯片体系进行了仿真和测验成果的比照。
P2D模型的另一长处是丈量十分简略，只需求运用ADS中的衔接办理器（Connection Manager）经过GPIB或LAN就能够操控是德科技的矢量网络剖析仪（包含HP年代的8720等类型以及ENA、PNA），读取扩大器的P2D模型。
4、模型库的创立
在取得了必定数量的模型，并进行归类收拾后，能够进行模型库创立的作业。在此，运用ADS自带的DesignGuide Developer Studio进行模型库的创立作业。首要作业能够分为以下几步：
将模型作为子电路参加模型库；
在位图修改器中新建元器材图标或对已有图标进行修正，修改元器材列表，排列图标并修改操作内容，如元器材对应位图、协助文档调用等；
设置元器材库的版别号，并进行编译，发布紧缩包。
此刻，其他射频或体系工程师只需求在本地核算机上装置元器材库紧缩包，即可将自界说的元器材参加到ADS器材库中，便利的进行调用。然后能够依据需求，进行射频链路树立或体系仿真。图6为装置了自界说模型库后的原理图界面。
5、定论
运用ADS渠道，能够针对大多数线性、非线性器材进行建模、测验，一起树立元器材模型库，以运用到射频链路、体系规划中，能够大大进步工程师的规划功率。经过标准元器材的原理图以及协助、阐明文档，能够让现有的工程经历得以传承、改善，防止因人员变化而引起的元器材模型丢掉。
经过定时对元器材库进行更新，辅佐电子办理流程，能够让射频体系工程师快速运用现有器材对新体系进行树立，一起考虑目标的契合状况等。
