使用仿真克服 3 个毫米波设计的挑战
白皮书
为了解决网络拥塞和带宽挑战，无线设计人员正在转向更高频率，并结合使用系统仿真以缩短设计时间，确保其设备符合 5G 新空口规范要求。不断增加的移动数据消费使无线网络运营商夜不能寐。由于频谱过度拥挤，用户们经常会遇到连接掉线和传输速度下降等问题。对于带宽问题，一种解决方案便是增加更多频谱。5G 生态系统正在转向使用更高频率和毫米波（mmWave）频谱，以解决过度拥塞和带宽问题。毫米波频谱是 5G 新空口规范的核心组成部分，它可在 24 GHz 至300 GHz 之间提供大量连续频段，更有力地支持新的 5G 应用。
设备设计人员正在使用相控阵和波束赋形等技术来克服毫米波信号传播损耗较高的缺点。通过在整个设计过程中实施仿真，他们可以更经济高效地加快实施这些技术。
系统级仿真为开发复杂电子系统提供了一条捷径，让您可以显著缩短毫米波元器件设计的时间并降低相关成本。了解 PathWave 系统设计（SystemVue）软件，并开始将系统级设计与射频电路仿真联系起来。使用 PathWave 系统设计软件，您可以更快适应不断演进的无线标准，准确验证物理层系统设计并与测试设备进行互动。下载白皮书“使用仿真克服毫米波设计 所面临的 3 大挑战”，您将了解用于克服毫米波设计挑战的三项仿真技术 ：
- 信号可视化显示与验证
- 避免杂散谐波和互调干扰
- 连通仿真设计与原型制造
要想真实地建立手机在各个方向上与基站相关的信号增益模型，需要采用真正的电磁（EM）方向图，参见图 1 的右上角部分。仿真工具需要验证 5G 端到端系统的各方面特性，包括混合射频数字波束赋形与预编码 DSP 算法、基站的射频相控阵 MIMO 系统体系结构，以及多个手机天线位置和辐射方向图。5G 仿真工具通过仿真 5G 信号和调制格式，并使用以S 参数、X 参数或系统参数表征的射频线性和非线性元器件模型，可以跨越时域、频域和空间域进行优化。如果有一款工具可以满足这些信号可视化显示和验证方面的所有要求，那么无疑可以极大缩短开发时间。
挑战2：避免杂散谐波和互调干扰
放大器和混频器生成的信号通过相控阵天线进行传播，会产生杂散谐波和互调干扰（intermods）。如果放大器不稳定，在指定的信道之外生成了多余信号，通常就会产生杂散谐波；而如果发射机中的非线性功率放大器或混频器引入了多余信号，则会发生互调干扰。设计人员必须及时发现杂散谐波或互调干扰，否则相控阵天线部署有可能出现故障，解决起来非常困难并且代价高昴。例如，处于杂散频率上的频谱波束有可能违反美国联邦通信委员会（FCC）关于允许有效全向辐射功率（EIRP）的排放法规。在空间上，这些波束还可能干扰附近的天线或有源相控阵雷达的多波束操作，导致雷达无法正常工作。
设计人员通过使用具有5G功能的仿真工具，可以准确预测空间辐射杂散谐波和互调干扰的频率、方向和根本原因。此外，设计人员还可以结合使用现成的移相器和衰减器的S参数以及非线性放大器和混频器的X参数或系统参数进行仿真，从而表征来自阵列的杂散互调信号在各个方向上的辐射和功率。
这种仿真可以帮助设计人员确定导致杂散谐波和互调干扰的根本原因，包括产生它们的元器件，以及在射频链路中所使用的信号路径。如图2所示，设计人员可以先根据这些信息纠正潜在设计缺陷，再制造实际的硬件，从而打造优异的毫米波相控阵天线设计。
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