Microwave Office – סביבת פיתוח לתכנוני- RF של AWR מרמת המערכת עד רמת המעגל

בכנס מפתחים שערכה חברת AWR בתל-אביב (AWR Design Forum) הוצגה הגרסה האחרונה של סביבת הפיתוח ליישומי RF ומיקרוגל,

ה-Microwave Office, אשר משלבת בתוכה טווח רחב של יכולות וטכנולוגיות החל מתכנון סימולציה מערכתית מלאה של יחידות התדר הגבוה ועד לתכנון ברמת המעגל או השבב (circuit level) כולל בדיקות אלקטרומגנטיות (EM).
פגשתי את אנטי לאוטנאן (Anntti Lautanen) מנהל שיווק גלובאלי, ואת ג’קו ג’ונטונן (Jaakko Juntunen) המוביל את פעילות יישומי ה-EM, והם סקרו בפניי את החידושים במוצרי התוכנה של החברה.
בין החידושים שהוצגו בכנס בקו המוצרים של AWR ניתן למנות יכולות משופרות לתכן שלMMIC ,RFIC ,RF PCB , MCM ורכיבי RF אחרים, יכולת ניתוח וסימולציה אלקטרומגנטית בתכנוני 3D, אינטגרטיביות גבוהה יותר בין הכלים השונים תחת ה-Microwave Office ושיפורים בממשקי משתמש אשר מקלים על תפעול הכלים.
ה-Microwave Office היא סביבת פיתוח אינטואיטיבית לאנשי פיתוח בתחום ה- RF. ניתן לפתח רכיבי RF על PCB, שבבים מונוליתיים (MMIC) ומערכות בשילוב כלי סימולציה EM באותה סביבת העבודה. ה-Microwave Office מתממשק לכלי עריכה (Cadence, Mentor, Zuken) ולכלי פיתוח שותפים כגון Antenna Magus, Nuhertz, Modelithics, OptenniLab ועוד.
אנטי לאטונאן:”המטרה של AWR היא לספק ללקוחותינו אפשרות לבצע תכנון שלם ומלא בכל האספקטים של תכנון רכיבי ומעגלי RF כסביבה אחת, מהתדרים הנמוכים ועד לעשרות ומאות גיגה-הרץ. הלקוחות שלנו מפתחים תחנות בסיס ומערכות תקשורת החל מ-700 מגה הרץ דרך 5 גיגה ועד ל-110 גיגה-הרץ ביישומי מכ”מ או צבאיים. קו כלי התכנון שאנו מציגים כעת התחזק באופן משמעותי עם ההוספה של ה-Analyst שהוא סימולאטור התומך בתכנוני (Finite Element Method) ובכך משדרג את יכולת התכנון והבדיקות במבנים שהם תלת ממדיים במהותם”.
בנוסף ל-Analyst כולל סביבת הפיתוח של AWR את:
Visual System Simulator (או VSS) שהוא סימולאטור מערכתי ליישומי תקשורת כמו LTE. ל-VSS קיימת גרסה מיוחדת ליישומי ראדאר.
ה-AXIEM שהוא סימולאטור לבדיקות EM בתכנוני 3D שהם יותר פלנריים, מה שמוגדר כ-2.5D.
AWR נוסדה ב-1994 כ-Applied Wave Research בקליפורניה כאשר מטרתה המוצהרת היא לשפר את יעילות התכנון של מעגלי RF ומיקרוגל וכן תכנון של מערכות. ב-1998 הדגימה לראשונה החברה בכנס גדול את הגרסה הראשונה של
ה-Microwave Office שכללה EM, סימולציה לרמת המעגל ו-schematic capture ומאז הפכה התוכנה לבין הפופולאריות לתכנון ובדיקת מעגלי ורכיבי RF. בשנת 2011 נרכשה החברה על ידי National Instrument ().

מה החשיבות של
ה-Analyst ככלי לבדיקות EM FEM?
ג’קו ג’ונטונן, מנהל יישומי EM:
“סימולאטורים אלקטרומגנטיים (EM) תלת-ממדיים משמשים בדרך כלל בתכן החיבורים מרמת הלוח לרמת השבב, השימוש בסימולאטור 3D FEM מקל מאוד על מתכנני המעגלים שכן סימולאטור אלקטרומגנטי תלת-ממדי בשיטת אלמנטים סופיים מאופיין במגוון רחב של תכונות מתקדמות כמו מנועים הפותרים את הגאומטריה החד משטחית או הרב-משטחית של רכיבים פאסיביים על מעגלים או רכיבים כמו RFIC או MMIC. בנוסף מאפשר הסימולאטור בדיקות של אנטנות, אם אנטנות משטחיות או תלת ממדיות. יתרון נוסף של ה-Analyst יחסית לסימולאטורים אחרים הוא רמת ההתממשקות הגבוהה לתוך ה-Microwave Office המאפשרת לגשת Analyst מתוך סביב Microwave Office ועל ידי כך בלחיצת כפתור אחת ניתן לעבור מתכנון מעגל לאימות ה-EM מלא, דבר המביא לחסכון בזמן אדם יקר. בגרסה הנוכחית הכנסנו כמה חידושים כמו כלי עריכה (3D EM Editor), יכולות ניתוח 3D לאנטנות וכן לתאים ספציפיים או ייעודיים של הלקוח שתוכננו בגיאומטריית 3D”.
לדוגמא בחיבורי מעגל לשבב כפי שמודגם באיור-1, מבחינת המהנדס המתכנן ניתן לומר כי ה-Analyst מפשט את הגדרות העריכה והכנת השרטוטים על ידי שימוש בתאים פרמטריים (Pcells) המוגדרים מראש למוליכי החיבור ומערכים של סריגי כדורי (BGAs). עריכת ה-EM כוללת תמיכה בהיררכיה, ועל ידי כך מקלה על שימוש חוזר (reuse) ביחידות תכן. כוונון, אופטימיזציה וניתוח רגישות ותפוקה יכולים להתממש בקלות באמצעות השימוש בעריכה המבוססת על פרמטרים, ללא צורך בעזיבת סביבת ה-Microwave Office. כיוון שה-Analyst תוכנן עם אופטימיזציה לסביבות הדמיה אוטומטיות לבדיקות של טכנולוגיות כמו לדוגמא
ה-LTE, המשתמשים אינם צריכים בדרך כלל להיכנס לתוך הגדרות ההדמיה של התוכנה. המתכננים יכולים כעת להתרכז בתכן שלהם, תוך שימוש נוח בהדמיית 3D EM היכן שהיא נדרשת, ללא צורך לבזבז זמן על לימוד כלי הדמיה מורכבים של גורם שלישי.
בני חדד, מנהל טכני ב- (NI) ישראל מציין כי יכולת ההתממשקות של סביבת הפיתוח של AWR לכלים נוספים של NI, כמו ה-LabView לדוגמא מהווה אף היא יתרון בתהליך הפיתוח של רכיבי ה-RF שכן שילוב זה מאפשר למהנדס ה-RF לבצע אנליזות, אופטימיזציות ובדיקות של רכיבי ומערכות ה-RF בסביבה אחידה ומשולבת.
בגרסה זו החלה החברה גם לתמוך ביכולות עיבוד של 64 ביט, דבר שמתבטא בהאצת הסימולציות והחישובים.
ברמת הסימולטור המערכתי – VSS נוספו ספריות חדשות כמו ליישומי Phased Array ו-WLAN 802.11ac.
בכנס המפתחים הציגו גם לקוחות החברה וביניהם צוות מהטכניון בראשות פרופ’ יונינה אלדר אשר פיתח ארכיטקטורת מערכת ייחודית לדגימת אותות אנלוגיים המכונה Xsampling. ארכיטקטורת
ה-Xsampling מציגה אלטרנטיבה פורצת דרך לחוק נייקויסט הטוען כי בכדי לא לאבד מידע בדגימה של אות אנלוגי בתדר f, יש לדגום אותו לפחות בתדירות של 2f, ע”פ ה-Xsampling ניתן לדגום בקצבים הרבה יותר נמוכים. הקבוצה בנתה אב טיפוס של מעגל הדגימה ובין היתר עשו גם שימוש בכלי הסימולציה של AWR שהתממשקו ל-LabView של NI.