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前言
PathWave System Design (SystemVue)是一个专注于电子系统级(ESL)设计的EDA环境，它允许系统架构师和算法开发人员创新下一代无线和航空/国防通信系统的物理层(PHY)。它为射频、DSP和FPGA/ASIC实现者提供了独特的价值，这些实现者依靠射频和数字信号处理来实现其硬件平台的全部价值。
PathWave System Design (SystemVue)通过提供一个专用的ESL设计和信号处理实现平台，取代了通用的模拟、数字和数学环境。PathWave系统设计(SystemVue)“讲RF”，将PHY开发和验证时间减半，并连接到您的主流EDA流程。
1.1介绍
Keysight集成设计环境，如PathWave Advanced design System (ADS)和PathWave RF Synthesis (Genesys)，主要实现传统的RF设计的线性和非线性仿真技术。这些技术并不涵盖数字和RF系统的所有行为建模方面。为了完成这一套设计工具，创建了PathWave System design (SystemVue)。
PathWave System Design (SystemVue)是一种先进的系统级设计和仿真软件，用于支持射频和基带系统的高层架构设计。它包括各种模拟技术，包括基带和射频场，并在频率和时间域操作。
SystemVue包括数据流模拟器和Spectrasys仿真核心。它还包括一个用于IF频率规划的独特工具，称为WhatIF频率规划器(也在PathWave Advanced Design System (ADS)和PathWave RF Synthesis (Genesys)中提供)。
1.2传统仿真技术
ADS允许评估射频原理图使用线性和非线性仿真技术。这些技术包括但不限于:
（1）散射参数(SP)计算:这种模拟评估射频器件的线性频率响应。它是基于网络散射和噪声参数的计算。
（2）谐波平衡(HB):一种频域仿真方法，用于计算非线性射频器件的稳态响应。例如，它计算总谐波失真(THD)和三阶截距(TOI)点等指标。
（3）瞬态分析(TA):这是一种时域模拟技术，用于评估RF设备随时间的响应。
（4）直流电路分析:这允许计算射频电路的直流特性。
这些技术大部分是低级的，不允许描述RF系统的行为。然而，SystemVue结合了仿真技术，能够全面描述射频系统/设备的行为，并准确地评估其时域和频域参数。
1.3行为建模
Keysight介绍了一种基于行为建模的射频系统架构和仿真方法。Keysight产品，如PathWave System Design (SystemVue)，通过数据流模拟器和Spectrasys仿真引擎支持这种方法。行为模型支持不同类型的频谱。它们也足够灵活，可以支持未来的频谱。此外，在Spectrasys中，每个端口在默认情况下同时是一个输入和输出管脚，与使用的频谱类型有关。
行为模型支持线性和非线性器件，以及频域和时域分析。行为模型识别各种类型的设备和系统模型:
（1）原理图:设备可以使用捕获其行为的电路原理图进行建模。原理图块可以是预定义的设备模型。RF_LINK和circuit it_link等专用部件可用于封装低级电路，并允许在高级行为模型中使用它们(例如，使用数据流模拟器)。
（2）方程(例如Mathlang/MATLAB):设备行为的许多属性可以使用数学方程建模。然而，整个设备的行为可能不能完全用方程来描述。
（3）VB脚本:Visual Basic脚本语言可以用来配置行为模型。可以使用脚本对许多设备属性进行建模。
（4）基于文件的模型:使用像Touchstone这样的数据文件，包含S-parameters文件(可能有噪音参数)或X-parameters，也可以定义设备行为。
1.3.1数据流模拟器
数据流模拟用于分析通信系统在算法级使用基带和射频信号的时域分析。数据流中的射频分析包括以射频载波频率为中心的调制信息的时域分析。
RF系统的数据流分析可以使用RF数据流模型，也可以使用PathWave System Design (SystemVue) RF Design Kit与RF体系结构模拟器进行联合仿真。设计了数据流建模模型，用于基带系统响应的计算。它支持数字信号处理(DSP)和定点系统的设计和分析，以及硬件描述语言(HDL)代码的生成。
数据流模拟控制器使用RF_Link部分与Spectrasys(包含在SystemVue)中的RF模拟器)进行交互。使用动态行为的混合基带和RF系统的数据流模拟器，设计者可以计算出预期电路的最佳设计拓扑，可能使用以前设计的集成知识产权(IP)，从而减少投入市场的时间。
在数据流建模范例中，代表RF设备的块和部件被连接到一个数据流图中。图形基于数据驱动的执行进行操作。一个给定的块只有在其输入边有足够的数据时才能执行。它执行计算并将结果数据传递到输出边缘。图1.1。a给出了一个数据流模拟的例子，其中一些数字基带部分连接在一起，设计了一个带通FIR滤波器。输入和滤波信号显示在时间域(图1.1.b)和频率域(图1.1.c)。
大多数SystemVue的部件和模块都是根据同步数据流(SDF)技术工作的，其中样本数量、源产生率和目标消费率在模拟之前都是预先配置和已知的。然而，SystemVue中的一些部分可以用来建模通信系统的动态行为。在这些部分中，我们引用了特殊的块:DynamicPack_M和DynamicUnpack_M.2
数据流仿真技术在路径波系统设计(SystemVue)中实现了许多其他特性。在这些特点中，最突出的是:
（1）使用多种数据类型。该特性允许混合使用各种类型的数据，例如标量、定点或矩阵。
（2）定点仿真。PathWave System Design (SystemVue)在其HDL中提供了一套广泛的定点部件和模型，可用于构建、模拟和分析定点系统。这些定点系统可以直接转换成HDL和c++。
（3）分布式仿真。PathWave System Design (SystemVue)提供了远程运行Keysight的PathWave RFIC Design (GoldenGate)仿真的选项。如果您希望在具有更多内存或更快CPU的机器上运行模拟，此选项非常有用。
（4）与其他语言和仿真包进行联合仿真。PathWave System Design (SystemVue)允许设计人员使用ModelSim和.m文件使用MATLAB来共同模拟HDL代码。
1.3.2 Spectrasys
Spectrasys是一种关键技术，它实现了光谱传播和根本原因分析(SPARCA)模拟技术，以支持基于测量和行为的建模。Spectrasys赋予了PathWave系统设计(SystemVue)一种独特的能力来执行高级建模和测试
RF设备和系统的精确和易于使用的架构设计。
SPARCA支持以下类型的频谱:
（1）信号:包括源信号和载波。
（2）互调和谐波:由某些RF设备的非线性造成，如混频器和放大器。
（3）宽带噪声:由射频电路中的热噪声产生。
（4）相位噪声:包括通过射频系统产生的相位噪声。
SPARCA考虑到这样一个事实，即每个频谱都向前和向后传播到示意图的每个节点。然后，对所有的噪声参数、线性参数和非线性参数进行相应的计算。与传统的非线性仿真技术相比，SPARCA仿真具有速度快、收敛性强、代数计算量大等优点。使用SPARCA代替传统模拟技术的几个好处是:
（1）计算所有频谱的带宽
（2）宽带噪声可以很容易地估计
（3）行为相位噪声效应分析
（4）多路径分析
（5）信号泄漏路径分析
（6）未来频谱支持和增强的灵活性
图1.2展示了Spectrasys可以处理的行为模型。仿真引擎接受具有不同RF部件和模块的RF架构(图1.3)，并交付后续响应。
Spectrasys拥有众多杰出的特性，可以帮助设计师构建、模拟和分析通信系统和RF架构。这些特点包括:
（1）信源:Spectrasys支持各种类型的复杂频谱域RF源和频谱图，如连续波(CW)、宽带、噪声和模拟或测量产生的复杂频谱数据。
（2）信道:Spectrasys主要使用由中心频率和带宽组成的频率通道进行测量。
（3）路径:如前所述，Spectrasys认为每个部件的引脚都是一个输入和输出端口，并计算入射和入射波的频率响应。此外，Spectrasys还允许定义任意架构上的路径。这样可以检查每个路径的频率响应，并帮助设计人员更好地研究系统。
（4）层次图:这些图为用户提供了整个级联的性能的快速可视化指示。它显示沿用户定义的路径级联级联阶段的测量值。
（5）频谱来源识别:由于每个频谱都是单独跟踪的，用户可以找到每个感兴趣的频谱的来源和路径。
（6）宽带噪声:Spectrasys通过SPARCA仿真技术进行计算，计算给定路径中不同阶段的宽带噪声，并跟踪每个设备部件的噪声水平。
（7）互调和谐波:Spectrasys为每个频谱计算互调、谐波和截点。通过显示非线性行为模型的各种参数(如反向隔离、截点、谐波等)，可以对仿真结果进行高级分析。
（8）相干性:由于Spectrasys中的所有信号都是在单独的基础上处理的，因此每个频谱的相干性都是在模拟过程中产生的。相干信号将增加电压和相位，而非相干信号将增加功率。
（9）行为相位噪声:SPARCA引擎支持行为相位噪声，可以为特定的源和振荡器模型指定。相位噪声是一种独立的频谱类型，因此这种测量可以在存在其他不同类型频谱的情况下对该频谱进行操作。这种独立性允许相位噪声可以通过混频器、乘法器和分法器进行修改，而不影响原始频谱。
（10）扫描和电路协同仿真:Spectrasys允许使用其他仿真器(线性仿真器、谐波仿真Harbec等)对RF架构进行扫描操作和协同仿真。
优化:优化是一种用于解决实际设计问题的技术，例如标准值和组件公差，这些问题可能纯粹是理论上的。特别地，当设计变量的数量很高，并且由于巨大的多维变量空间，调优变得不那么有效时，就会使用这种方法。
（11）蒙特卡罗和良率分析:蒙特卡罗和良率分析是概率技术，用于模拟由生产过程引起的组件变化。这些方法可以用来确定哪些组件需要低容差(通常是更昂贵的组件)，或者帮助创建能够适应参数变化的设计。
1.4 总结
PathWave System Design (SystemVue)是Keysight公司的前沿软件，用于通信系统中射频架构的高级设计和仿真。PathWave System Design (SystemVue)允许用户从系统的角度构建基带和RF架构。它包括两个仿真引擎，允许对任意体系结构进行仿真。数据流模拟引擎完全支持数字系统。它能够通过RF设计部件评估RF架构。该仿真技术可以与Spectrasys联合使用，后者是 (SystemVue)的射频仿真核心。使用Spectrasys可以很容易地描述互调产品、噪声、谐波和截点。 (SystemVue)中包含的优化和调优工具帮助设计人员找到最佳折衷方案。 (SystemVue)还包括WhatIF频率规划工具，允许用户轻松地评估给定系统的虚假性能。显示无杂散的带宽和受污染的频率，以及不同信号的振幅。此外，该软件包括工具，可以自动参数扫描和电路变量的优化。
白浪介绍：
（1）一位自媒体极客，面向射频、微波、天线、无线通信、智能硬件、软件编程、渗透安全、人工智能、区块链，Java、Android、C/C++、python等方向的综合能力培养提升。
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