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前言
PathWave System Design (SystemVue)是一個專注於電子系統級(ESL)設計的EDA環境，它允許系統架構師和算法開發人員創新下一代無線和航空/國防通信系統的物理層(PHY)。它爲射頻、DSP和FPGA/ASIC實現者提供了獨特的價值，這些實現者依靠射頻和數字信號處理來實現其硬件平臺的全部價值。
PathWave System Design (SystemVue)通過提供一個專用的ESL設計和信號處理實現平臺，取代了通用的模擬、數字和數學環境。PathWave系統設計(SystemVue)“講RF”，將PHY開發和驗證時間減半，並連接到您的主流EDA流程。
1.1介紹
Keysight集成設計環境，如PathWave Advanced design System (ADS)和PathWave RF Synthesis (Genesys)，主要實現傳統的RF設計的線性和非線性仿真技術。這些技術並不涵蓋數字和RF系統的所有行爲建模方面。爲了完成這一套設計工具，創建了PathWave System design (SystemVue)。
PathWave System Design (SystemVue)是一種先進的系統級設計和仿真軟件，用於支持射頻和基帶系統的高層架構設計。它包括各種模擬技術，包括基帶和射頻場，並在頻率和時間域操作。
SystemVue包括數據流模擬器和Spectrasys仿真核心。它還包括一個用於IF頻率規劃的獨特工具，稱爲WhatIF頻率規劃器(也在PathWave Advanced Design System (ADS)和PathWave RF Synthesis (Genesys)中提供)。
1.2傳統仿真技術
ADS允許評估射頻原理圖使用線性和非線性仿真技術。這些技術包括但不限於:
（1）散射參數(SP)計算:這種模擬評估射頻器件的線性頻率響應。它是基於網絡散射和噪聲參數的計算。
（2）諧波平衡(HB):一種頻域仿真方法，用於計算非線性射頻器件的穩態響應。例如，它計算總諧波失真(THD)和三階截距(TOI)點等指標。
（3）瞬態分析(TA):這是一種時域模擬技術，用於評估RF設備隨時間的響應。
（4）直流電路分析:這允許計算射頻電路的直流特性。
這些技術大部分是低級的，不允許描述RF系統的行爲。然而，SystemVue結合了仿真技術，能夠全面描述射頻系統/設備的行爲，並準確地評估其時域和頻域參數。
1.3行爲建模
Keysight介紹了一種基於行爲建模的射頻系統架構和仿真方法。Keysight產品，如PathWave System Design (SystemVue)，通過數據流模擬器和Spectrasys仿真引擎支持這種方法。行爲模型支持不同類型的頻譜。它們也足夠靈活，可以支持未來的頻譜。此外，在Spectrasys中，每個端口在默認情況下同時是一個輸入和輸出管腳，與使用的頻譜類型有關。
行爲模型支持線性和非線性器件，以及頻域和時域分析。行爲模型識別各種類型的設備和系統模型:
（1）原理圖:設備可以使用捕獲其行爲的電路原理圖進行建模。原理圖塊可以是預定義的設備模型。RF_LINK和circuit it_link等專用部件可用於封裝低級電路，並允許在高級行爲模型中使用它們(例如，使用數據流模擬器)。
（2）方程(例如Mathlang/MATLAB):設備行爲的許多屬性可以使用數學方程建模。然而，整個設備的行爲可能不能完全用方程來描述。
（3）VB腳本:Visual Basic腳本語言可以用來配置行爲模型。可以使用腳本對許多設備屬性進行建模。
（4）基於文件的模型:使用像Touchstone這樣的數據文件，包含S-parameters文件(可能有噪音參數)或X-parameters，也可以定義設備行爲。
1.3.1數據流模擬器
數據流模擬用於分析通信系統在算法級使用基帶和射頻信號的時域分析。數據流中的射頻分析包括以射頻載波頻率爲中心的調製信息的時域分析。
RF系統的數據流分析可以使用RF數據流模型，也可以使用PathWave System Design (SystemVue) RF Design Kit與RF體系結構模擬器進行聯合仿真。設計了數據流建模模型，用於基帶系統響應的計算。它支持數字信號處理(DSP)和定點系統的設計和分析，以及硬件描述語言(HDL)代碼的生成。
數據流模擬控制器使用RF_Link部分與Spectrasys(包含在SystemVue)中的RF模擬器)進行交互。使用動態行爲的混合基帶和RF系統的數據流模擬器，設計者可以計算出預期電路的最佳設計拓撲，可能使用以前設計的集成知識產權(IP)，從而減少投入市場的時間。
在數據流建模範例中，代表RF設備的塊和部件被連接到一個數據流圖中。圖形基於數據驅動的執行進行操作。一個給定的塊只有在其輸入邊有足夠的數據時才能執行。它執行計算並將結果數據傳遞到輸出邊緣。圖1.1。a給出了一個數據流模擬的例子，其中一些數字基帶部分連接在一起，設計了一個帶通FIR濾波器。輸入和濾波信號顯示在時間域(圖1.1.b)和頻率域(圖1.1.c)。
大多數SystemVue的部件和模塊都是根據同步數據流(SDF)技術工作的，其中樣本數量、源產生率和目標消費率在模擬之前都是預先配置和已知的。然而，SystemVue中的一些部分可以用來建模通信系統的動態行爲。在這些部分中，我們引用了特殊的塊:DynamicPack_M和DynamicUnpack_M.2
數據流仿真技術在路徑波系統設計(SystemVue)中實現了許多其他特性。在這些特點中，最突出的是:
（1）使用多種數據類型。該特性允許混合使用各種類型的數據，例如標量、定點或矩陣。
（2）定點仿真。PathWave System Design (SystemVue)在其HDL中提供了一套廣泛的定點部件和模型，可用於構建、模擬和分析定點系統。這些定點系統可以直接轉換成HDL和c++。
（3）分佈式仿真。PathWave System Design (SystemVue)提供了遠程運行Keysight的PathWave RFIC Design (GoldenGate)仿真的選項。如果您希望在具有更多內存或更快CPU的機器上運行模擬，此選項非常有用。
（4）與其他語言和仿真包進行聯合仿真。PathWave System Design (SystemVue)允許設計人員使用ModelSim和.m文件使用MATLAB來共同模擬HDL代碼。
1.3.2 Spectrasys
Spectrasys是一種關鍵技術，它實現了光譜傳播和根本原因分析(SPARCA)模擬技術，以支持基於測量和行爲的建模。Spectrasys賦予了PathWave系統設計(SystemVue)一種獨特的能力來執行高級建模和測試
RF設備和系統的精確和易於使用的架構設計。
SPARCA支持以下類型的頻譜:
（1）信號:包括源信號和載波。
（2）互調和諧波:由某些RF設備的非線性造成，如混頻器和放大器。
（3）寬帶噪聲:由射頻電路中的熱噪聲產生。
（4）相位噪聲:包括通過射頻系統產生的相位噪聲。
SPARCA考慮到這樣一個事實，即每個頻譜都向前和向後傳播到示意圖的每個節點。然後，對所有的噪聲參數、線性參數和非線性參數進行相應的計算。與傳統的非線性仿真技術相比，SPARCA仿真具有速度快、收斂性強、代數計算量大等優點。使用SPARCA代替傳統模擬技術的幾個好處是:
（1）計算所有頻譜的帶寬
（2）寬帶噪聲可以很容易地估計
（3）行爲相位噪聲效應分析
（4）多路徑分析
（5）信號泄漏路徑分析
（6）未來頻譜支持和增強的靈活性
圖1.2展示了Spectrasys可以處理的行爲模型。仿真引擎接受具有不同RF部件和模塊的RF架構(圖1.3)，並交付後續響應。
Spectrasys擁有衆多傑出的特性，可以幫助設計師構建、模擬和分析通信系統和RF架構。這些特點包括:
（1）信源:Spectrasys支持各種類型的複雜頻譜域RF源和頻譜圖，如連續波(CW)、寬帶、噪聲和模擬或測量產生的複雜頻譜數據。
（2）信道:Spectrasys主要使用由中心頻率和帶寬組成的頻率通道進行測量。
（3）路徑:如前所述，Spectrasys認爲每個部件的引腳都是一個輸入和輸出端口，並計算入射和入射波的頻率響應。此外，Spectrasys還允許定義任意架構上的路徑。這樣可以檢查每個路徑的頻率響應，並幫助設計人員更好地研究系統。
（4）層次圖:這些圖爲用戶提供了整個級聯的性能的快速可視化指示。它顯示沿用戶定義的路徑級聯級聯階段的測量值。
（5）頻譜來源識別:由於每個頻譜都是單獨跟蹤的，用戶可以找到每個感興趣的頻譜的來源和路徑。
（6）寬帶噪聲:Spectrasys通過SPARCA仿真技術進行計算，計算給定路徑中不同階段的寬帶噪聲，並跟蹤每個設備部件的噪聲水平。
（7）互調和諧波:Spectrasys爲每個頻譜計算互調、諧波和截點。通過顯示非線性行爲模型的各種參數(如反向隔離、截點、諧波等)，可以對仿真結果進行高級分析。
（8）相干性:由於Spectrasys中的所有信號都是在單獨的基礎上處理的，因此每個頻譜的相干性都是在模擬過程中產生的。相干信號將增加電壓和相位，而非相干信號將增加功率。
（9）行爲相位噪聲:SPARCA引擎支持行爲相位噪聲，可以爲特定的源和振盪器模型指定。相位噪聲是一種獨立的頻譜類型，因此這種測量可以在存在其他不同類型頻譜的情況下對該頻譜進行操作。這種獨立性允許相位噪聲可以通過混頻器、乘法器和分法器進行修改，而不影響原始頻譜。
（10）掃描和電路協同仿真:Spectrasys允許使用其他仿真器(線性仿真器、諧波仿真Harbec等)對RF架構進行掃描操作和協同仿真。
優化:優化是一種用於解決實際設計問題的技術，例如標準值和組件公差，這些問題可能純粹是理論上的。特別地，當設計變量的數量很高，並且由於巨大的多維變量空間，調優變得不那麼有效時，就會使用這種方法。
（11）蒙特卡羅和良率分析:蒙特卡羅和良率分析是概率技術，用於模擬由生產過程引起的組件變化。這些方法可以用來確定哪些組件需要低容差(通常是更昂貴的組件)，或者幫助創建能夠適應參數變化的設計。
1.4 總結
PathWave System Design (SystemVue)是Keysight公司的前沿軟件，用於通信系統中射頻架構的高級設計和仿真。PathWave System Design (SystemVue)允許用戶從系統的角度構建基帶和RF架構。它包括兩個仿真引擎，允許對任意體系結構進行仿真。數據流模擬引擎完全支持數字系統。它能夠通過RF設計部件評估RF架構。該仿真技術可以與Spectrasys聯合使用，後者是 (SystemVue)的射頻仿真核心。使用Spectrasys可以很容易地描述互調產品、噪聲、諧波和截點。 (SystemVue)中包含的優化和調優工具幫助設計人員找到最佳折衷方案。 (SystemVue)還包括WhatIF頻率規劃工具，允許用戶輕鬆地評估給定系統的虛假性能。顯示無雜散的帶寬和受污染的頻率，以及不同信號的振幅。此外，該軟件包括工具，可以自動參數掃描和電路變量的優化。
白浪介紹：
（1）一位自媒體極客，面向射頻、微波、天線、無線通信、智能硬件、軟件編程、滲透安全、人工智能、區塊鏈，Java、Android、C/C++、python等方向的綜合能力培養提升。
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