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AWR：智能射频设计

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本文翻译自Cadence “Breakfast Bytes Blogs”专栏作者Paul McLellan文章“AWR: Intelligent RF Design”。

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今年AWR Design Environment® 推出的新版本V16具有跨平台的工作流程，支持基于 Virtuoso®（芯片）和 Allegro®（PCB/封装）平台的射频到毫米波设计，并与系统级分析解决方案 ClarityTm 3D Solver 和 CelsiusTm Thermal Solver 集成。新版 AWR Design Environment，包括 Microwave Office® 电路设计软件，使客户能够为汽车、雷达系统、5G 等应用设计互联系统。与同类竞品的工作流程相比，AWR紧密集成的平台可以将周转时间加速高达 50%，其射频集成水平在业内也是首屈一指。

射频设计一直是电子系统设计中最复杂的领域之一。所有部件，甚至是不相关的金属片，都会互相影响。其中的一项挑战一直是缺乏良好的集成设计工具。20年前诺基亚副总裁曾表示射频设计师非常稀少，他用一个excel表格就列出了所有全球有能力的射频设计师以及他们的工作地点和联系方式。与现在相比，20年前的射频设计更像是一门黑科技，因为除了仿真之外，基本上没有任何射频设计和分析工具。但是在那时，Cadence® Spectre® RF 就已经问世了；同时，Virtuoso工具可以用来在多边形层面上布置任何电路，包括射频电路。但仅此而已。射频设计依然是需要大费周折手工制作的模拟设计。

如今的情况已经有了很大的改善，无论是在有能力进行射频设计的设计师数量方面，还是在可用设计工具的范围和质量方面。与手机刚问世时相比，射频设计已经成为家常便饭——彼时想让收音机正常工作都是一个挑战。

今天，随着 AWR V16 版本发布，高效的设计工具组合又向前迈进了一步。5G 是大家关注的热点，但事实上，还有很多其他基于无线电的通信系统也很重要，从 WiFi 6 到蓝牙，再到 Zigbee等等。事实上，在数据中心之外，有线连接越来越少（而在数据中心内，使用越来越多的是光学连接）。笔记本电脑可能是通过 WiFi 连接到网络，通过蓝牙连接到键盘和鼠标，以及Zoom 耳机和话筒。不久以前，所有这些都是有线连接。手机设备具备以上所有功能，更具备高速数据网络连接（5G、LTE、4G 语音、4G 数据，以及更早的标准）和 GPS；当然GPS只是用于接收信号，并不能向卫星发射信号。

从无线电的角度来看，5G 是两个完全不同的标准，即 6GHz 以下（也称为低频和中频）和毫米波；后者不是指刚刚超过 6GHz 的频段，而是在无线电频谱上的 24-100GHz。5G 实际上有无限的带宽可用，但也面临严重的挑战：5G 信号不能穿过墙壁或车窗，而且只能在空中传播几百米。这个频率与 6GHz 以下的频段有很大的不同，它需要不同的无线电和不同的波束赋形方法。如果以上内容听起来足够有挑战性，那么 6G 则更胜一筹，进入了所谓的太赫兹频段，实际上大约是 500+GHz。

AWR V16 版本有很多新功能，最重要的几项包括：

  • 与 Allegro 集成：确保与 PCB 和 IC 封装设计流程的制造兼容性和射频集成
  • 与 Virtuoso 集成：利用 AWR Microwave Office 完成射频前端设计 IP，并将其与 Virtuoso Layout Suite 结合使用，以进行集成电路和模块集成
  • 与 Clarity 3D Solver集成：支持 EM 分析，用于大型射频结构的设计验证，例如模块封装和相控阵馈电网络
  • 与 Celsius Thermal Solver集成：为单片微波 IC (MMIC) 和 PCB 高功率射频应用提供热分析
  • AWR 增强功能：利用设计自动化和有限元分析 (FEA) 求解器性能的增强，加速射频 IP 的创建

这些集成并不都是独立的，而且可能都需要一起运行；因为一个基于射频的现代系统可能包括天线、PCB、封装、带有无源器件和发射机的中介层，以及带有无源器件和大部分射频电路的芯片。AWR V16技术简介中有这样一段话：

“先进的集成方法带来了尺寸更小、更高效的系统。然而，这些高度集成的系统也更复杂，更容易出错，因为各个组件相互依赖，具有跨结构互连的复杂网络，以及从多个来源汇集跨平台组装设计数据的挑战。为了解决这些设计障碍，AWR Design Environment V16 为开发 MMIC 和射频 PCB IP 提供了一个增强的平台。设计团队可以通过 Cadence EDA 软件组合中的成熟功能，包括用于PCB 和系统级封装（SiP）设计的 Allegro 平台，以及用于 RFIC和模块的 Virtuoso 平台，将他们的 MMIC 和射频 PCB IP 纳入由 IC 和中介层、PCB 以及模块组成的电子系统中。“

点击下图查看使用AWR V16 版本进行射频设计的技术简介：

*原创内容，转载请注明出处：https://community.cadence.com。

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