通常的電路模擬使用的是以SPICE為代表的模擬技術(shù)，它支持多種仿真。但由于RFIC的特點(diǎn)，用這類電路模擬技術(shù)存在很多困難。

　　首先，RFIC的設(shè)計(jì)指標(biāo)大多是電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)的指標(biāo)，如功率增益、交調(diào)與畸變等，用SPICE的時(shí)域模擬必須經(jīng)過一個(gè)瞬態(tài)過程才能到達(dá)穩(wěn)態(tài)，對(duì)有較長(zhǎng)瞬態(tài)過程的電路，要耗費(fèi)大量的計(jì)算。

　　其次RFIC通常存在兩個(gè)或多個(gè)頻率或變化速度相差懸殊的信號(hào)。典型的情況是混頻器，載頻與信號(hào)頻率往往相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。其它如PLL的捕捉過程，振蕩器的起振過程等，用SPICE來(lái)模擬這些情況效率都很低，因模擬所需時(shí)間取決于最慢分量，而時(shí)間步長(zhǎng)取決于最快分量。

　　另外RFIC中存在互連、封裝等分布的寄生元件，SPICE也無(wú)法處理。這些元件準(zhǔn)確的特性要由電磁場(chǎng)分析給出，一般適宜在頻域中描述，不能直接用于時(shí)域中的分析。

　　最后，噪聲是決定IC系統(tǒng)性能，如信噪比，誤比特率的一個(gè)重要因素，但SPICE只能對(duì)線性放大器、且噪聲源為平穩(wěn)隨機(jī)過程的情形作噪聲分析，而對(duì)RFIC系統(tǒng)中的非線性電路，如混頻器、振蕩器，因噪聲受到大信號(hào)的調(diào)制，統(tǒng)計(jì)特性不再是平穩(wěn)的，且混頻噪聲與振蕩器的相位噪聲特性不同，不能用SPICE中線性電路的噪聲分析方法。

　　●RF電路仿真技術(shù)

　　由于上述原因，以SPICE為代表的傳統(tǒng)電路模擬無(wú)法滿足RFIC分析的需要。為此，在過去十幾年中發(fā)展了專門針對(duì)射頻與微波通信電路的模擬、仿真技術(shù)。

　　時(shí)域方法：時(shí)域仿真一般是在假設(shè)電路的穩(wěn)態(tài)相應(yīng)是周期的前提下求解電路時(shí)域微分方程組，即v(0)=v(T),其中，v是節(jié)點(diǎn)電壓向量，T是周期，v(0)是節(jié)點(diǎn)電壓零時(shí)刻的初始向量，v(T)是T時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)電壓向量，然后找到使方程有周期解的初始狀態(tài)v(0)。對(duì)于激勵(lì)信號(hào)是周期信號(hào)的電路，周期T是已知量，但對(duì)于振蕩電路，它的周期一般是未知的，所以除了確定v(0)外，還要確定周期T。

　　解上述方程組最常用的方法是牛頓試射法。它的基本原理是：假設(shè)電路相應(yīng)的周期T已知，在某個(gè)初始狀態(tài)下，在周期T 內(nèi)對(duì)電路做傳統(tǒng)的電路瞬態(tài)分析，判斷v(0)=v(T)是否滿足，如不滿足，令v(0)=v(T)，再做瞬態(tài)分析，如此迭代下去，直到找到滿足v(0)=v(T)的初始狀態(tài)。

　　在上述過程中，要做大量的矩陣運(yùn)算，因此這對(duì)電路的規(guī)模有限制，目前的仿真一般不超過300個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　　試射法是時(shí)域中的方法，電路非線性的強(qiáng)弱或信號(hào)是否接近正弦不影響方程規(guī)模與內(nèi)存量，迭代的收斂性取決于v(T)與v(0)之間關(guān)系非線性的程度，而不是電路本身的非線性，因此對(duì)一些強(qiáng)非線性電路也能收斂。它的缺點(diǎn)是較難處理分立元件。在時(shí)域中，要想準(zhǔn)確地計(jì)算失真，需要選擇合適地仿真允差和算法。

　　諧波平衡法：諧波平衡是一種在頻域求電路穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的方法。首先將信號(hào)表示成為傅立葉展開的形式，在節(jié)點(diǎn)處的各次諧波分量都列寫KCL方程組，把時(shí)域中的微分方程轉(zhuǎn)化為頻域中的代數(shù)方程，然后用牛頓迭代求解傅立葉系數(shù)。需要特別注意的是由于非線性元件的特性表示是在時(shí)域中的，因此它們的計(jì)算要先在時(shí)域中進(jìn)行，再使用傅立葉變換將它們變換到頻域。而要計(jì)算時(shí)域的非線性電阻電流與非線性電容電荷，又要先用逆傅立葉變換將激勵(lì)信號(hào)V(ω)轉(zhuǎn)換到時(shí)域。

　　諧波平衡法實(shí)質(zhì)上是頻域中的非線性分析方法，適合于對(duì)非線性不強(qiáng)的電路做近似正弦的穩(wěn)態(tài)分析，如放大器的畸變與交調(diào)分析。當(dāng)電路的非線性較強(qiáng)時(shí)，就要取基波的很多次諧波分量來(lái)模擬失真的正弦信號(hào)，失真越大，取的諧波次數(shù)就越多，這樣就會(huì)使方程規(guī)模增大成非線性時(shí)的另一困難是迭代時(shí)更難收斂。

　　近年來(lái)為了加快分析速度，提高效率，以適RFIC的需要，在這兩種方法的基礎(chǔ)上有不少新的進(jìn)展，如基于Krylov子空間迭代的方法、包絡(luò)分析法、多變量偏微分方程法等。有興趣的讀者可參考有關(guān)文獻(xiàn)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　射頻集成電路的發(fā)展方向是更高的頻率應(yīng)用范圍和更寬的帶寬，這在實(shí)現(xiàn)上需要半導(dǎo)體技術(shù)新工藝的不斷發(fā)展，在設(shè)計(jì)中需要更加精確和可靠的CAD技術(shù)支持。