Analysis and Design of RF and Digital Systems with Keysight Tools...

简介：
本书《基于Keysight工具的射频与数字系统分析与设计》深入探讨了利用Keysight软件和硬件进行复杂RF和数字系统的开发、测试及优化的方法和技术。 ### 使用Keysight SystemVue进行射频与数字系统分析与设计的关键知识点 #### 一、概述 Keysight Technologies, Inc. 开发了一系列软件产品，用于电路和系统级别的射频（RF）系统的分析与设计。本指南将介绍如何使用Keysight SystemVue模拟器来有效地支持RF与数字系统的开发工作。 #### 二、SystemVue综合模拟器 ##### 1.1 引言 SystemVue 是一个综合性的设计平台，它集成了多种不同类型的模拟器，这些模拟器能够帮助设计师在不同的抽象级别上对系统进行建模、仿真和优化。下面将详细介绍SystemVue中的各种模拟器及其功能。 ##### 1.2 传统仿真技术 在SystemVue之前，RF系统的设计主要依赖于基于SPICE的电路级仿真，这种方法虽然精确但耗时较长，不适合快速迭代设计过程。SystemVue通过引入更高层次的模型和更高效的仿真算法，大大提高了设计效率。 ##### 1.3 行为建模 行为建模是SystemVue的一个关键特性，它允许设计师在不牺牲性能的情况下简化模型，从而加快仿真速度。 ###### 1.3.1 数据流模拟器 数据流模拟器是SystemVue中最常用的一种模拟器，主要用于信号处理链路的行为级仿真。通过数据流图的方式表示信号处理流程，可以直观地理解信号如何从输入端到输出端的变化过程。 ###### 1.3.2 SpectraSys SpectraSys 是一个专门针对RF系统中频谱分析的模块，它可以自动计算并显示系统的频率响应、噪声系数等关键指标，对于优化接收机或发射机的设计非常有帮助。 ###### 1.3.3 What-If 频率规划器 What-If 频率规划器提供了一种交互式的工具，设计师可以通过调整各种参数来观察其对系统性能的影响。这对于初步设计阶段评估不同的频率规划方案非常有用。 ###### 1.3.4 参数扫描 参数扫描是一种常用的仿真方法，通过自动改变一个或多个变量并在不同条件下运行仿真，可以帮助设计师找到最优的设计点。 ###### 1.3.5 行为优化 行为优化是SystemVue中的高级功能之一，它可以根据预设的目标函数自动调整模型参数，从而达到最佳性能或满足特定的设计要求。 ##### 1.4 总结 SystemVue提供的各种模拟器和工具极大地简化了RF与数字系统的分析与设计过程，使得设计师能够在短时间内完成从概念验证到详细设计的全过程。 #### 三、RF系统设计基础 ##### 2.1 引言 了解基本的RF系统设计原理对于任何从事无线通信领域的工程师都是至关重要的。 ##### 2.2 接收器设计 接收器是RF系统中的核心组件之一，它的性能直接影响着整个系统的可靠性。以下是一些常见的接收器架构： ###### 2.3.1 超外差接收器 超外差接收器是最传统的接收器类型之一，它通过混频器将接收到的信号转换到较低的中间频率（IF），然后在IF上进行放大和解调。 ###### 2.3.2 低IF接收器 低IF接收器类似于超外差接收器，但中间频率设置得更低，这有助于减少所需的滤波器复杂度。 ###### 2.3.3 直接转换接收器 直接转换接收器省略了混频步骤，将射频信号直接转换为基带信号。这种架构具有结构简单的优势，但也存在易受镜像干扰和直流偏移等问题。 ###### 2.3.4 子采样接收器 子采样接收器利用非传统的采样技术来避免混频器和本地振荡器，从而简化了接收器的设计。 ##### 2.3 接收器架构基准 不同的接收器架构有着各自的优缺点，在选择时需要考虑如灵敏度、选择性、成本等因素。 ##### 2.4 系统级考虑因素 除了单个组件的性能之外，还需要考虑整个系统的性能指标，例如： ###### 2.4.1 绩效指标 包括信噪比（SNR）、动态范围、相位噪声等。 ###### 2.4.2 范围方程 用于估算无线通信系统的工作距离。 ###### 2.4.3 链路预算 链路预算是评估从发射机到接收机信号强度变化的过程，它是确定通信系统覆盖范围的重要工具。 ###### 2.4.4 灵敏度和选择性 灵敏度决定了接收机可以检测到的最小信号强度，而选择性则衡量接收机抑制不需要信号的能力。 ##### 2.5 射频系统的非线性行为 在实际的RF系统中，非线性