ADS射頻電路課程設(shè)計(jì)——混頻器設(shè)計(jì)與仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)混頻器的設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)題目： 混頻器的設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指導(dǎo)老師： 學(xué) 號(hào)： 日 期: 2011 年 12 月 20 日目目 錄錄精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)一、射頻電路與一、射頻電路與 ADSADS 概述概述 .3 3二、混頻器的設(shè)計(jì)二、混頻器的設(shè)計(jì) .7 7一、 射頻電路與 ADS 概述精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1、射頻電路概述射頻是指超高頻率的無線電波，對(duì)于工作頻率較高的電路，人們經(jīng)常稱為“高頻電路”或“射頻（RF）電路”或“微波電路”等等。 工程上通常是指工作頻段的波長在 10m 1mm

2、或頻率在 30MHz 300GHz 之間的電路。此外，有時(shí)還含有亞毫米波（ 1mm0.1mm 或 300GHz 3000GHz）等。 一方面，隨著頻率升高到射頻頻段，通常在分析 DC 和低頻電路時(shí)樂于采用的基爾霍夫定律、歐姆定律以及電壓電流的分析工具，已不精確或不再適用。分布參數(shù)的影響不容忽略。另一方面，純正采用電磁場理論方法，盡管可以很好的全波分析和計(jì)及分布參數(shù)等的影響，但很難觸及高頻放大器、VCO、混頻器等實(shí)用內(nèi)容。所以，射頻電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用已成為信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。2、ADS 概述ADS 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA 軟件全稱為 Advanced Design System，是美國安捷倫

3、（Agilent）公司所生產(chǎn)擁有的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件；ADS 功能十分強(qiáng)大，包含時(shí)域電路仿真 (SPICE-like Simulation)、頻域電路仿真 (Harmonic Balance、Linear Analysis)、三維電磁仿真 (EM Simulation)、通信系統(tǒng)仿真(Communication System Simulation)和數(shù)字信號(hào)處理仿真設(shè)計(jì)（DSP）；支持射頻和系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師開發(fā)所有類型的 RF 設(shè)計(jì)，從簡單到復(fù)雜，從離散的射頻/微波模塊到用于通信和航天/國防的集成 MMIC，是當(dāng)今國內(nèi)各大學(xué)和研究所使用最多的微波/射頻電路和通信系統(tǒng)仿真軟件軟件。2.1 ADS

4、的仿真設(shè)計(jì)方法 ADS 軟件可以提供電路設(shè)計(jì)者進(jìn)行模擬、射頻與微波等電路和通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其提供的仿真分析方法大致可以分為：時(shí)域仿真、頻域仿真、系統(tǒng)仿真和電磁仿真；ADS 仿真分析方法具體介紹如下：2.1.1 高頻 SPICE 分析和卷積分析（Convolution） 高頻 SPICE 分析方法提供如 SPICE 仿真器般的瞬態(tài)分析，可分析線性與非線性電路的瞬態(tài)效應(yīng)。在 SPICE 仿真器中，無法直接使用的頻域分析模型，如)()/(1038Hzfsmfc精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)微帶線帶狀線等，可于高頻 SPICE 仿真器中直接使用，因?yàn)樵诜抡鏁r(shí)可于高頻SPICE 仿真器會(huì)將頻域

5、分析模型進(jìn)行拉式變換后進(jìn)行瞬態(tài)分析，而不需要使用者將該模型轉(zhuǎn)化為等效 RLC 電路。因此高頻 SPICE 除了可以做低頻電路的瞬態(tài)分析，也可以分析高頻電路的瞬態(tài)響應(yīng)。此外高頻 SPICE 也提供瞬態(tài)噪聲分析的功能，可以用來仿真電路的瞬態(tài)噪聲，如振蕩器或鎖相環(huán)的 jitter。 卷積分析方法為架構(gòu)在 SPICE 高頻仿真器上的高級(jí)時(shí)域分析方法，藉由卷積分析可以更加準(zhǔn)確的用時(shí)域的方法分析于頻率相關(guān)的元件，如以 S 參數(shù)定義的元件、傳輸線、微帶線等。2.1.2 線性分析 線性分析為頻域的電路仿真分析方法，可以將線性或非線性的射頻與微波電路做線性分析。當(dāng)進(jìn)行線性分析時(shí)，軟件會(huì)先針對(duì)電路中每個(gè)元件計(jì)算所

6、需的線性參數(shù)，如 S、Z、Y 和 H 參數(shù)、電路阻抗、噪聲、反射系數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)、增益或損耗等（若為非線性元件則計(jì)算其工作點(diǎn)之線性參數(shù)），在進(jìn)行整個(gè)電路的分析、仿真。2.1.3 諧波平衡分析( Harmonic Balance) 諧波平衡分析提供頻域、穩(wěn)態(tài)、大信號(hào)頻域、穩(wěn)態(tài)、大信號(hào)的電路分析仿真方法，可以用來分析具有多頻輸入信號(hào)的非線性電路，得到非線性的電路響應(yīng)，如噪聲、功率壓縮點(diǎn)、諧波失真等。與時(shí)域的 SPICE 仿真分析相比較，諧波平衡對(duì)于非線性的電路分析，可以提供一個(gè)比較快速有效的分析方法。 諧波平衡分析方法的出現(xiàn)填補(bǔ)了 SPICE 的瞬態(tài)響應(yīng)分析與線性 S 參數(shù)分析對(duì)具有多頻輸入信號(hào)的非

7、線性電路仿真上的不足。尤其在現(xiàn)今的高頻通信系統(tǒng)中，大多包含了混頻電路結(jié)構(gòu)，使得諧波平衡分析方法的使用更加頻繁，也越趨重要。另外針對(duì)高度非線性電路，如鎖相環(huán)中的分頻器，ADS 也提供了瞬態(tài)輔助諧波平衡(Transient Assistant HB)的仿真方法，在電路分析時(shí)先執(zhí)行瞬態(tài)分析，并將此瞬態(tài)分析的結(jié)果作為諧波平衡分析時(shí)的初始條件進(jìn)行電路仿真，藉由此種方法可以有效地解決在高度非線性的電路分析時(shí)會(huì)發(fā)生的不收斂情況。2.1.4 電路包絡(luò)分析（Circuit Envelope） 電路包絡(luò)分析包含了時(shí)域與頻域的分析方法，可以使用于包含調(diào)頻信號(hào)的電路或通信系統(tǒng)中。電路包絡(luò)分析借鑒了 SPICE 與諧波

8、平衡兩種仿真方法的優(yōu)點(diǎn)，將較低頻的調(diào)頻信號(hào)用時(shí)域 SPICE 仿真方法來分析，而較高頻的載波信號(hào)則以頻域的諧波平衡仿真方法進(jìn)行分析精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2.1.5 射頻系統(tǒng)分析 射頻系統(tǒng)分析方法提供使用者模擬評(píng)估系統(tǒng)特性，其中系統(tǒng)的電路模型除可以使用行為級(jí)模型外，也可以使用元件電路模型進(jìn)行習(xí)用響應(yīng)驗(yàn)證。射頻系統(tǒng)仿真分析包含了上述的線性分析、諧波平衡分析和電路包絡(luò)分析，分別用來驗(yàn)證射頻系統(tǒng)的無源元件與線性化系統(tǒng)模型特性、非線性系統(tǒng)模型特性、具有數(shù)字調(diào)頻信號(hào)的系統(tǒng)特性。2.1.6 拖勒密分析（Ptolemy） 拖勒密分析方法具有可以仿真同時(shí)具有數(shù)字信號(hào)與模擬、高頻信號(hào)的混合模式

9、系統(tǒng)能力。ADS 中分別提供了數(shù)字元件模型（如 FIR 濾波器、IIR 濾波器，AND 邏輯門、OR 邏輯門等）、通信系統(tǒng)元件模型（如 QAM 調(diào)頻解調(diào)器、Raised Cosine 濾波器等）及模擬高頻元件模型（如 IQ 編碼器、切比雪夫?yàn)V波器、混頻器等）可供使用。2.1.7 電磁仿真分析(Momentum) ADS 軟件提供了一個(gè) 2.5D 的平面電磁仿真分析功能Momentum（ADS2005A 版本 Momentum 已經(jīng)升級(jí)為 3D 電磁仿真器），可以用來仿真微帶線、帶狀線、共面波導(dǎo)等的電磁特性，天線的輻射特性，以及電路板上的寄生、耦合效應(yīng)。所分析的 S 參數(shù)結(jié)果可直接使用于些波平衡

10、和電路包絡(luò)等電路分析中，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。在 Momentum 電磁分析中提供兩種分析模式：Momentum 微波模式即 Momentum 和 Momentum 射頻模式即 Momentum RF；使用者可以根據(jù)電路的工作頻段和尺寸判斷、選擇使用。2.2 ADS 的設(shè)計(jì)輔助功能 ADS 軟件除了上述的仿真分析功能仿真分析功能外，還包含其他設(shè)計(jì)輔助功能以增加使用者使用上的方便性與提高電路設(shè)計(jì)效率。ADS 所提供的輔助設(shè)計(jì)功能簡介如下：2.2.1 設(shè)計(jì)指南（Design Guide） 設(shè)計(jì)指南是藉由范例與指令的說明示范電路設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程，使用者可以經(jīng)由這些范例與指令，學(xué)習(xí)如何利用 ADS 軟件高

11、效地進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。 目前 ADS 所提供的設(shè)計(jì)指南包括：WLAN 設(shè)計(jì)指南、Bluetooth 設(shè)計(jì)指南、CDMA2000 設(shè)計(jì)指南、RF System 設(shè)計(jì)指南、Mixer 設(shè)計(jì)指南、Oscillator 設(shè)計(jì)指南、Passive Circuits 設(shè)計(jì)指南、Phased Locked Loop 設(shè)計(jì)指南、Amplifier 設(shè)計(jì)指南、Filter 設(shè)計(jì)指南等。除了使用 ADS 軟件自帶的設(shè)計(jì)指南精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)外，使用者也可以通過軟件中的 DesignGuide Developer Studio 建立自己的設(shè)計(jì)指南。2.2.2 仿真向?qū)В⊿imulation Wi

12、zard） 仿真向?qū)峁?step-by-step 的設(shè)定界面供設(shè)計(jì)人員進(jìn)行電路分析與設(shè)計(jì)，使用者可以藉由圖形化界面設(shè)定所需驗(yàn)證的電路響應(yīng)。 ADS 提供的仿真向?qū)Оǎ涸匦裕―evice Characterization）、放大器（Amplifier）、混頻器（Mixer）和線性電路（Linear Circuit）。2.2.3 仿真與結(jié)果顯示模板（Simulation & Data Display Template） 為了增加仿真分析的方便性，ADS 軟件提供了仿真模板功能，讓使用者可以將經(jīng)常重復(fù)使用的仿真設(shè)定（如仿真控制器、電壓電流源、變量參數(shù)設(shè)定等）制定成一個(gè)模板，直接使用，

13、避免了重復(fù)設(shè)定所需的時(shí)間和步驟。結(jié)果顯示模板也具有相同的功能，使用者可以將經(jīng)常使用的繪圖或列表格式制作成模板以減少重復(fù)設(shè)定所需的時(shí)間。除了使用者自行建立外，ADS 軟件也提供了標(biāo)準(zhǔn)的仿真與結(jié)果顯示模板可供使用。2.2.3 電子筆記本（Electronic Notebook） 電子筆記本可以讓使用者將所設(shè)計(jì)電路與仿真結(jié)果，加入文字?jǐn)⑹?，制成一份網(wǎng)頁式的報(bào)告。由電子筆記本所制成的報(bào)告，不需執(zhí)行 ADS 軟件即可以在瀏覽器上瀏覽。2.3 ADS 與其他 EDA 軟件和測試設(shè)備間的連接 由于現(xiàn)今復(fù)雜龐大的的電路設(shè)計(jì)，每個(gè)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中均扮演著的角色，因此軟件與軟件之間、軟件與硬件之

14、間、軟件與元件廠商之間的溝通與連接也成為設(shè)計(jì)中不容忽視的一環(huán)。ADS 軟件與其他設(shè)計(jì)驗(yàn)證軟件、硬件的連接簡介如下： 2.3.1 SPICE 電路轉(zhuǎn)換器（SPICE Netlist Translator） SPICE 電路轉(zhuǎn)換器可以將由 Cadence、Spectre、PSPICE、HSPICE 及Berkeley SPICE 所產(chǎn)生的電路圖轉(zhuǎn)換成 ADS 使用的格式進(jìn)行仿真分析、另外也可以將由 ADS 產(chǎn)生的電路轉(zhuǎn)出成 SPICE 格式的電路，做布局與電路結(jié)構(gòu)檢查（LVS，Layout Versus Schematic Checking）與布局寄生抽?。↙ayout Parasitic Ext

15、raction）等驗(yàn)證。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2.3.2 電路與布局文件格式轉(zhuǎn)換器（IFF Schematic and Layout Translator） 電路與布局格式轉(zhuǎn)換器提供使用者與其他 EDA 軟件連接溝通的橋梁，藉由此轉(zhuǎn)換器可以將不同 EDA 軟件所產(chǎn)生的文件，轉(zhuǎn)換成 ADS 可以使用的文件格式。2.3.3 布局轉(zhuǎn)換器（Artwork Translator） 布局式轉(zhuǎn)換器提供使用者將由其他 CAD 或 EDA 軟件所產(chǎn)生的布局文件導(dǎo)入ADS 軟件編輯使用，可以轉(zhuǎn)換的格式包括 IDES、GDSII、DXF、與 Gerber 等格式。2.3.4 SPICE 模型產(chǎn)生

16、器（SPICE Model Generator） SPICE 模型產(chǎn)生器可以將由頻域分析得到的或是由測量儀器得到的 S 參數(shù)轉(zhuǎn)換為 SPICE 可以使用的格式，以彌補(bǔ) SPICE 仿真軟件無法使用測量或仿真所得到的 S 參數(shù)資料的不足。2.3.5 設(shè)計(jì)工具箱（Design Kit） 對(duì)于 IC 設(shè)計(jì)來說，EDA 軟件除了需要提供準(zhǔn)確快速的仿真方法外，與半導(dǎo)體廠商的元件模型間的連接更是不可或缺的，設(shè)計(jì)工具箱便是扮演了 ADS 軟件與廠商元件模型間溝通的重要角色。ADS 軟件可以藉由設(shè)計(jì)工具箱將半導(dǎo)體廠商的元件模型讀入，供使用者進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)、仿真與分析。2.3.6 儀器連接器 儀器連接器提供了

17、ADS 軟件與測量儀器連接的功能，使用者可以通過儀器伺服器將網(wǎng)絡(luò)分析儀測量得到的資料或 SnP 格式的文件導(dǎo)入 ADS 軟件中進(jìn)行仿真分析，也可以將軟件仿真所得的結(jié)果輸出到儀器（如信號(hào)發(fā)生器），作為待測元件的測試信號(hào)。二、 混頻器的原理 在無線通信系統(tǒng)中，混頻器也是一種常見的射頻電路組件，它主要用來對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率變換。在接收機(jī)中，一般用來對(duì)接收機(jī)的射頻信號(hào)進(jìn)行下變頻；在發(fā)射機(jī)中，一般用來對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行上變頻。下面將設(shè)計(jì)一個(gè)鏡像抑制混頻器，并 對(duì)他的參數(shù)進(jìn)行仿真。1、混頻器的基本原理混頻器通常被用來將不同頻率的信號(hào)相乘，以實(shí)現(xiàn)頻率的變換。它最基本精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)的作用有

18、兩個(gè)：上變頻和下變頻上變頻和下變頻。其中上變頻的作用是將中頻信號(hào)與本振信號(hào)中頻信號(hào)與本振信號(hào)混頻成為發(fā)射的射頻信號(hào)，通過天線發(fā)射出去混頻成為發(fā)射的射頻信號(hào)，通過天線發(fā)射出去；下變頻器的作用是將天線接收將天線接收到的射頻信號(hào)與本地載波信號(hào)混頻，經(jīng)過濾波后得到中頻信號(hào)，并送到中頻處到的射頻信號(hào)與本地載波信號(hào)混頻，經(jīng)過濾波后得到中頻信號(hào)，并送到中頻處理模塊進(jìn)行處理理模塊進(jìn)行處理。圖 1 就是一個(gè)平衡混頻器的電離臂，1 到 3、4 端口以及從 2到 3、4 端口都是功率平分而相位差 90。圖 1 鏡像抑制混頻器的原理假設(shè)射頻信號(hào)和本振信號(hào)分別從隔離臂隔離臂 1 1、2 2 端口端口加入時(shí)，初相位都是0

19、。 ，考慮到傳輸相同的路徑不影響相對(duì)相位關(guān)系。通過定向耦合器定向耦合器，加到VD1，VD2 上的信號(hào)和本振電壓分別為由式 1 到式 4 表示：（1）)2/cos(1tVvsss（2）)2/cos(1tVvLLL（3）)cos(2tVvsss（4）)2/cos(2tVvLLL可見，射頻信號(hào)和本振信號(hào)都分別以 /2 相位差分配到兩只二極管上，故這類混頻器稱為 /2 型平衡混頻器。由一般混頻電流的計(jì)算公式，并考慮到射頻電壓和本振電壓的相位差，可以得到 D1 中混頻電流為：（5）)()2/(exp)(,1 tjntjmItiLsmnmn同樣 D2 中的混頻電流為：（6）)2/()(exp)(,2 tj

20、ntjmItiLsmnmn當(dāng) m=1，n=1 時(shí)，利用式（7）的關(guān)系，可以求出中頻電流如式（8）所示。（7）1, 11, 1 II精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)（8）2/)cos(|41, 1tIiLsIF這樣就可以看出，輸出的中頻信號(hào)的頻率是輸入的射頻信號(hào)的頻率與本振信號(hào)的頻率之差，從而達(dá)到了混頻的目的。2、混頻器的技術(shù)指標(biāo)混頻器主要的技術(shù)指標(biāo)如下：（1） 、噪聲系數(shù)和等效相位噪聲：它描述了混頻器的噪聲特性，有兩種表現(xiàn)形式，分別為單邊帶噪音系數(shù)和雙邊帶噪音系數(shù)。（2） 、變頻增益：雖然混頻器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的頻率不同，但仍然可以利用輸出信號(hào)功率與輸入信號(hào)功率之比來表示混頻器的

21、增益。（3） 、動(dòng)態(tài)范圍：混頻器的動(dòng)態(tài)范圍是指它正常工作時(shí)的輸入信號(hào)的功率范圍，超過這個(gè)范圍將對(duì)信號(hào)的增益和頻率成分產(chǎn)生影響。（4） 、雙頻三階交調(diào)與線性度。（5） 、工作頻率：混頻器的工作頻率是指輸入或輸出射頻信號(hào)的頻率。（6） 、隔離度：隔離度一般是指混頻器射頻信號(hào)輸入端口與本振信號(hào)輸入端口之間的隔離特性。（7） 、本振功率：本振功率是指完成混頻功能需要輸入本振信號(hào)的功率。三、混頻器的設(shè)計(jì)圖 1 所示的混頻器電路主要由 3 dB 定向耦合器、匹配電路和晶體管組成。1、3dB 定向耦合器的設(shè)計(jì)1.1、建立工程（1） 、運(yùn)行 ADS，彈出 ADS 的主窗口。（2）、選擇【File】 【New

22、Project】命令，打開“New Project” （新建工程）對(duì)話框，可以看見對(duì)話框中已經(jīng)存在了默認(rèn)的工作路徑“c:usersdefault” ，在路徑的末尾輸入工程名為：mixer，并且在【Project Technology Files】欄中選擇“ADS Standard:Length unilmillimeter”,即工程中的默認(rèn)長度單位為毫米，如圖 2 示。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 2 新建 mixer 工程（3） 、單擊【OK】按鈕，完成新建工程，同時(shí)打開原理圖設(shè)計(jì)窗口。1.2、搭建電路原理圖（1） 、選擇【File】 【New Design】命令，在工程中新

23、建一個(gè)原理圖。（2） 、在新建設(shè)計(jì)窗口中給新建的原理圖命名，這里命名為 3dB_couple，并單擊工具欄中的【Save】按鈕保存設(shè)計(jì)。（3） 、在原理圖設(shè)計(jì)窗口的元件面板列表中選擇“TLines-Microstrip”元件面板，并從元件面板中選擇 3 個(gè) MLIN 和 2 個(gè) MTEE 插入到原理圖中。（4） 、調(diào)整它們的放置方式，并按照?qǐng)D 3 所示的形式連接起來，組成定向耦合器的一條支路。（5） 、從“TLines-Microstrip”元件面板中再選擇 3 個(gè) MLIN 和 2 個(gè) MTEE插入到原理圖中。MLINTL1L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL

24、2L=10.2 mmW=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL3L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee2W3=0.98 mmW2=0.98 mmW1=1.67 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee5W3=0.98 mmW2=1.67 mmW1=0.98 mmSubst=MSub1圖 3 定向耦合器的一條支路（6） 、按照?qǐng)D 4 所示的方式連接剛剛插入的微帶線，形成定向耦合器的另外一條支路，可以看出這兩條支路是對(duì)稱的。（7） 、從“TLines-Microstrip”元件面板中再選擇 2 個(gè) MLIN 插入到原理精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你

25、奉上專心-專注-專業(yè)圖中，作為連接兩個(gè)支路的微帶線，并將兩條支路連接起來，如圖 5 所示。MLINTL4L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL5L=10.2 mmW=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL6L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee3W3=0.98 mmW2=0.98 mmW1=1.67 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee4W3=0.98 mmW2=1.67 mmW1=0.98 mmSubst=MSub1圖 4 定向耦合器的另一條支路MLINTL8L=10.46 mmW=0.98 mmSu

26、bst=MSub1MLINTL7L=10.46 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee5W3=0.98 mmW2=1.67 mmW1=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL4L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL5L=10.2 mmW=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL6L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee3W3=0.98 mmW2=0.98 mmW1=1.67 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee4W3=0.98 mmW2=1.67 mmW1=0.98 mm

27、Subst=MSub1MTEE_ADSTee2W3=0.98 mmW2=0.98 mmW1=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL3L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL2L=10.2 mmW=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL1L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1圖 5 兩條支路的連接（8） 、這樣，耦合器的電路結(jié)構(gòu)就完成了，比較圖 5 和圖 1，可以發(fā)現(xiàn)混頻器中耦合器部分與剛剛搭建的耦合器電路結(jié)構(gòu)是相同的。1.3、設(shè)置微帶線參數(shù)通過前面微帶電路設(shè)計(jì)的知識(shí)可以知道，對(duì)于微帶線電路，有兩種參數(shù)：尺寸參數(shù)和電氣參數(shù)，下面就

28、分別對(duì)這兩種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，具體過程如下。（1）、從“TLines-Microstrip”元件面板列表中選擇一個(gè)微MSUBMSub1Rough=0.0001 mmTanD=0.0003T=0.005 mmHu=15 mmCond=4.1E+7Mur=1Er=4.2H=0.5 mmMSub精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)帶線參數(shù)設(shè)置控件 MSUB，插入到原理圖中。（2） 、雙擊 MSUB 控件，按照下面內(nèi)容進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：H=0.5mm，表示微帶線所在的基板的厚度為 0.5mm。Er=4.2，表示微帶線的相對(duì)介電常數(shù)為 4.2。Mur=1，表示微帶線的相對(duì)磁導(dǎo)率為 1。Cond=4.1E+

29、7，表示微帶線的電導(dǎo)率為 4.1E+7。Hu=15mm，表示微帶線的封裝高度為 15mm。T=0.005mm，表示微帶線的金屬層厚度近似為 0.005mm。TanD=0.0003，表示微帶線的損耗角正切為 0.0003。Rough=0.0001mm，表示微帶線的表面粗糙度為 0.0001mm。完成設(shè)置的 MSUB 控件如圖 6 所示。 圖 6 完成設(shè)置的 MSub 控件（3）、耦合器兩邊的引出線應(yīng)是特性阻抗為 50 歐姆的微帶線，它的寬度 W 可由微帶線計(jì)算工具得到，具體方法是在菜單欄中選擇【Tools】 【LineCalc】 【Start Linecalc】命令，在窗口中輸入與 MSUB 控

30、件中相同的內(nèi)容。（4） 、在 Electrical 中輸入 Z0=50、E_Eff=90。，單擊【Synthesize】按鈕，進(jìn)行 W、L 與 Z0、E_Eff 間的相互換算，最后得到微帶線的線寬為 0.98mm，長度為 10.46mm（四分之一波長） 。（5） 、在 Electrical 中輸入 Z0=35、E_Eff=90。，單擊【Synthesize】按鈕，進(jìn)行 W、L 與 Z0、E_Eff 間的相互換算，最后得到微帶線的線寬為 1.67mm，長度為 10.2mm（四分之一波長）。（6）、 按照下面的內(nèi)容設(shè)置耦合器重各段微帶線的尺寸參數(shù)。、TL1、TL3、TL4、TL6 的尺寸參數(shù)為：W

31、=0.98mm，表示微帶線寬度為 0.98mm。L=2.5mm，表示微帶線的線長為 2.5mm。、TL2、TL5 的尺寸參數(shù)為：精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)W=1.67mm，表示微帶線寬度為 1.67mm。L=10.2mm，表示微帶線的線長為 10.2mm。、Teel、Tee4 的尺寸參數(shù)為：W1=0.98mm，表示 T 型微帶線接口 1 的線寬為 0.98mm。W2=1.67mm，表示 T 型微帶線接口 2 的線寬為 1.67mm。W3=0.98mm，表示 T 型微帶線接口 3 的線寬為 0.98mm。、Tee2、Tee3 的尺寸參數(shù)為：W1=1.67mm，表示 T 型微帶線接

32、口 1 的線寬為 1.67mm。W2=0.98mm，表示 T 型微帶線接口 2 的線寬為 0.98mm。W3=0.98mm，表示 T 型微帶線接口 3 的線寬為 0.98mm。完成了電氣參數(shù)和尺寸參數(shù)設(shè)置的電路原理圖如圖 7 所示。（7） 、完成了微帶線電路參數(shù)的設(shè)置后，下面就對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行 S 參數(shù)仿真。 。1.4、耦合器的 S 參數(shù)仿真對(duì)耦合器的 S 參數(shù)仿真主要是為了觀察端口 1，2 和端口 3，4 間的 S 參數(shù)，包括 S 參數(shù)的幅度和相位。（1） 、在原理圖設(shè)計(jì)窗口中選擇 S 參數(shù)仿真元件面板“Simulation-S_Param” ，并選擇終端負(fù)載 Term 放置在耦合器的 4 個(gè)

33、端口上，分別用來定義 4個(gè)端口。（2） 、單擊工具欄中的【GROUND】按鈕，在電路原理圖中插入四個(gè)“地” ，并按照?qǐng)D 8 連接好電路原理圖。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)MLINTL8L=10.46 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL7L=10.46 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee5W3=0.98 mmW2=1.67 mmW1=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL4L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL5L=10.2 mmW=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL6L=2

34、.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee3W3=0.98 mmW2=0.98 mmW1=1.67 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee4W3=0.98 mmW2=1.67 mmW1=0.98 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee2W3=0.98 mmW2=0.98 mmW1=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL3L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL2L=10.2 mmW=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL1L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1圖 7 完成參數(shù)設(shè)置

35、的微帶線TermTerm4Z=50 OhmNum=4TermTerm1Z=50 OhmNum=1TermTerm3Z=50 OhmNum=3TermTerm2Z=50 OhmNum=2MTEE_ADSTee2W3=0.98 mmW2=0.98 mmW1=1.67 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee1W3=0.98 mmW2=1.67 mmW1=0.9? mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee4W3=0.98 mmW2=1.67 mmW1=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL1L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MTEE_ADSTee3W3

36、=0.98 mmW2=0.98 mmW1=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL9L=10.46 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL8L=10.46 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL5L=10.2 mmW=1.67 mmSubst=MSub1MLINTL4L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL7L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL3L=2.5 mmW=0.98 mmSubst=MSub1MLINTL2L=10.2 mmW=1.67 mmSubst=MSub1精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為

37、你奉上專心-專注-專業(yè)圖 8 用于 S 參數(shù)仿真的原理圖（3） 、在 S 參數(shù)仿真元件面板“Simulation-S_Param”中選擇一個(gè) S 參數(shù)仿真控制器，并插入到原理圖中。（4） 、雙擊 S 參數(shù)仿真控制器，按照下面內(nèi)容設(shè)置參數(shù)：Start=3.2GHz，表示頻率掃描的起始頻率為 3.2GHz。Stop=4.4GHz，表示頻率掃描的終止頻率為 4.4GHz。Step=50MHz，表示頻率掃描的頻率間隔為 50MHz。完成參數(shù)設(shè)置的 S 參數(shù)仿真控制器如圖 9 所示。圖 9 完成參數(shù)設(shè)置的 S 參數(shù)仿真控制器（5） 、單擊工具欄中的【Simulate】按鈕執(zhí)行仿真結(jié)束。（6）、仿真結(jié)束后

38、，系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口，首先在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)關(guān)于參數(shù)的矩形圖和一個(gè)關(guān)于參數(shù)的矩形圖，如圖 9 所示。從圖中11S12S可以看出，參數(shù)曲線和參數(shù)曲線在 3.8GHz 處的值都在-40dB 以下，這也11S12S就是說耦合器的端口反射系數(shù)和端口間隔離度都可以達(dá)到要求。 3.43.63.84.04.23.24.4-40-30-20-50-10freq, GHzdB(S(1,1)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.43.63.84.04.23.24.4-50-40-30-20-60-10freq, GHzdB(S(1,2) 圖 9 耦合器的參數(shù)和參數(shù)曲線11S12S（7） 、在數(shù)據(jù)顯

39、示窗口中，插入一個(gè)關(guān)于參數(shù)和一個(gè)關(guān)于參數(shù)的矩31S41S形圖，如圖 10 所示。從圖中可以看出，1 端口到 3 端口以及從 1 端口到 4 端口的都有 3dB 左右的衰減，這同樣是滿足設(shè)計(jì)要求的。3.43.63.84.04.23.24.4-4.5-4.0-3.5-5.0-3.0freq, GHzdB(S(3,1)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.43.63.84.04.23.24.4-3.3-3.2-3.1-3.4-3.0freq, GHzdB(S(4,1) 圖 10 耦合器的參數(shù)和參數(shù)曲線31S41S（8）、在數(shù)據(jù)顯示窗口中分別插入一個(gè)關(guān)于參數(shù)相位和參數(shù)相位的矩形31S41S圖，

40、如圖 11 所示。從圖 11 中可以看出，相位曲線是線性的，同樣滿足設(shè)計(jì)要求。3.43.63.84.04.23.24.4-160-140-120-100-180-80freq, GHzphase(S(3,1)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.43.63.84.04.23.24.410012014016080180freq, GHzphase(S(4,1) 圖 11 耦合器的參數(shù)相位和參數(shù)相位曲線31S41S這樣就完成了 3dB 定向耦合器的設(shè)計(jì)，并且仿真表明，它的參數(shù)完全滿足設(shè)計(jì)要求，可以進(jìn)行混頻器電路其他部分的設(shè)計(jì)。2、完整混頻器電路設(shè)計(jì)完成了 3dB 定向耦合器的設(shè)計(jì)后，就可以

41、加入混頻器的其他部分了，主要包括混頻管和匹配電路。（1） 、在電路原理圖中刪除用于 S 參數(shù)仿真的 4 個(gè)終端負(fù)載。（2） 、在原理圖設(shè)計(jì)窗口中選擇“Lumped-Components”元件面板列表，并在元件面板中選擇兩個(gè)電感 L 和兩個(gè)電容 C 插入原理圖中。 （3） 、單擊工具欄中的【GROUND】按鈕，在原理圖中插入兩個(gè)“地” 。（4） 、按照?qǐng)D 12 所示的方式，將“地” 、電容、電感和定向耦合器連接起來，其中電容和電感是作為匹配電路用的。（5） 、從“Devices-Diodes”元件面板中選擇一個(gè)二極管模型 Diode M，并插入到原理圖中，按照下面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾

42、情為你奉上專心-專注-專業(yè) 圖 12 加入匹配電路的定向耦合器a、 Is=5.0e-9A，表示二極管的飽和電流為 5.0e-9A。 b、 Rs=6.0Ohm，表示二極管導(dǎo)通電阻為 6.0Ohm。c、 N=1.02，表示二極管的發(fā)射系數(shù)為 1.02。d、 Tt=0sec，表示二極管的傳輸時(shí)間為 0sec。e、 Cjo=0.2pF，表示二極管零偏置節(jié)電容為 0.2pF。f、 Vj=0.8V，表示二極管的結(jié)電壓為 0.8V。g、 M=0.5，表示二極管的等級(jí)系數(shù)為 0.5。h、 Bv=10V，表示二極管的擊穿電壓為 10V。i、 Ibv=101，表示二極管在擊穿電壓時(shí)的電流為 101。AAj、 其他

43、參數(shù)不填，按照默認(rèn)設(shè)置。完成設(shè)置的二極管模型如圖 13 所示。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)Diode_ModelDIODEM1AllParams=Eg=Xti=Trise=Tnom=AllowScaling=noFcsw=Vjsw=Msw=Cjsw=Ikp=Ns=Gleaksw =Rsw=Jsw=Ffe=Af=Kf=Nbvl=Ibvl=Nbv=Ibv=101 uABv=10 VIkf=Nr=Isr=Imelt=Imax=Fc=M=0.5Vj=0.8 VCjo=0.2 pFCd=Tt=0 secN=1.02Gleak=Rs=6.0 OhmIs=5.0e-9 A圖 13 二極管模型參

44、數(shù)的設(shè)置圖 14 加入二極管后的電路圖精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)（6） 、在原理圖設(shè)計(jì)窗口中選擇“Devices-Diodes”元件面板列表，并在面板中選擇兩個(gè)Diode 插入到原理圖中，將二極管按照?qǐng)D 14 所示的方式連接到電路原理圖中。二極管中的Model=DIODEM1 說明，二極管的參數(shù)由二極管模型 DIODEM1 決定。（7） 、雙擊原理圖中的電容和電感，分別設(shè)置電容值為 0.35pF，電感值為 1.66nH，設(shè)置完成的匹配網(wǎng)絡(luò)如圖 15 所示。 圖 15（8） 、在原理圖設(shè)計(jì)窗口中選擇“TLines-Microstrip”元件面板列表，并選擇一個(gè) MLIN微帶線插入

45、到原理圖中。（9） 、雙擊微帶線，設(shè)置微帶線的長度和寬度分別為 W=0.98mm 和 L=18.6mm。（10） 、把微帶線按照?qǐng)D 16 的方式連接到電路中，這樣完整的混頻器電路就搭建完成了。圖 16 完整的混頻器電路精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3、低通濾波器的設(shè)計(jì)由于混頻器輸出的頻率成分中含有其他的高次諧波成分，因此混頻輸出后，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波才能得到需要的中頻信號(hào)，下面設(shè)計(jì)中頻濾波器。（1）在工程中新建一個(gè)原理圖，命名為“filter_lp” 。（2）選擇“Lumped-Components”元件面板列表，在元件面板中選擇 3 個(gè)電感和 2 個(gè)電容，并插入到電路原理圖中。（

46、3）單擊工具欄中的【GROUND】按鈕，在原理圖中插入兩個(gè)“地” 。（4）按照?qǐng)D 18 所示的方式將電容、電感和“地”連接起來。（5）雙擊電路中的電容、電感元件，按照?qǐng)D 17 所示的值對(duì)它們的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：圖 17 濾波器電路的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置（6）從“Simulation-S_Param”元件面板中選擇兩個(gè)終端負(fù)載元件，并分別插入到濾波器的輸入輸出端口。（7）單擊工具欄中的【GROUND】按鈕，在原理圖中插入兩個(gè)“地” ，并與終端負(fù)載連接。這樣仿真電路就搭建完畢了，如圖 18 所示。圖 18 濾波器仿真電路精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)（8）從“Simulation-S_Param

47、”元件面板中選擇一個(gè) S 參數(shù)仿真控制器，并按下面內(nèi)容進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：a、 Start=0.1GHz，表示頻率掃描的起始頻率為 0.1GHz。b、 Stop=4GHz，表示頻率掃描的終止頻率為 4GHz。c、 Step=10MHz，表示頻率掃描的頻率間隔為 10MHz。完成設(shè)置的 S 參數(shù)仿真控制器如圖 19 所示。（9）單擊工具欄中的【Simulate】按鈕進(jìn)行仿真，并等待仿真結(jié)束。（10）仿真結(jié)束后，系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口，在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)關(guān)于參數(shù)的矩形圖，如圖 20 所示。從圖 22 中可以看出，這顯然是一個(gè)低通21S濾波器的幅度響應(yīng)。這樣低通濾波器的設(shè)計(jì)就完成了，下面開始對(duì)混頻器電

48、路進(jìn)行仿真。S_ParamSP1Step=10 MHzStop=4 GHzStart=0.1 GHzS-PARAMETERS圖 19 完成設(shè)置的 S 參數(shù)仿真控制器0.51.01.52.02.53.03.50.04.0-40-30-20-10-500freq, GHzdB(S(2,1)圖 20 濾波器的參數(shù)曲線21S精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)四、混頻器性能仿真1、混頻器功能仿真現(xiàn)對(duì)混頻器的功能進(jìn)行驗(yàn)證，通過觀察本振信號(hào)、輸入射頻信號(hào)和輸出中頻信號(hào)驗(yàn)證混頻器的混頻功能。1.1、仿真原理圖的建立首先建立對(duì)混頻器進(jìn)行諧波平衡法仿真的電路原理圖，具體步驟如下。（1）新建一個(gè)電路原理圖，

49、并以名稱“mixer_hb”保存。（2）將完整的混頻器電路和濾波器電路復(fù)制到新的電路原理圖中，并按照?qǐng)D21 的方式連接起來。（3）選擇“Sources-Freq Domain”元件面板，并在面板中選擇兩個(gè)功率源P_1Tone，插入到原理圖中，分別連接在混頻器電路的射頻輸入端和本振輸入端。圖 21 濾波器與混頻器的連接精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)（4）雙擊兩個(gè)功率源，按照下面的內(nèi)容設(shè)置它們的參數(shù)。1PORT1 的參數(shù)為a、P=dbmtow(RF_pwr)，表示功率源 PORT1 的輸出信號(hào)功率為 RF_pwr dBm。b、Freq= RF_freq GHz，表示功率源 PORT1

50、的輸出信號(hào)頻率為 RF_freq GHz。2PORT2 的參數(shù)為a、P=dbmtow(LO_pwr)，表示功率源 PORT2 的輸出信號(hào)功率為 LO_pwr dBm。b、Freq= LO_freq GHz，表示功率源 PORT2 的輸出信號(hào)頻率為 LO_freq GHz。完成設(shè)置的功率源如圖 22 所示VARVAR1LO_freq=3.6LO_pwr=10RF_freq=3.8RF_pwr=-20EqnVar 圖 22 濾波器與混頻器的連接 圖 23 VAR 控件中的變量（5）單擊工具欄中的【VAR】按鈕，在原理圖中插入一個(gè)變量控件，雙擊變量控件，按照下面的內(nèi)容設(shè)置變量及其默認(rèn)值：a、RF_p

51、wr=-20，表示變量 RF_pwr 的默認(rèn)值為-20 dBm。b、RF_freq=3.8，表示變量 RF_freq 的默認(rèn)值為 3.8 GHz。c、LO_pwr=10，表示變量 LO_pwr 的默認(rèn)值為 10 dBm。d、LO_freq=3.6，表示變量 LO_freq 的默認(rèn)值為 3.6GHz。完成設(shè)置的 VAR 控件如圖 23 所示。（6）選擇“Simulation-HB”元件面板，兵在面板中選擇一個(gè)終端負(fù)載插入到原理圖的輸出端。（7）單擊工具欄中的【GROUND】按鈕，在原理圖中插入 3 個(gè)“地” ，分別連接在 3 個(gè)端口元件的接地端。（8）在工具欄中單擊【Insert Wire/Pi

52、n Lables】按鈕，在電路原理圖的輸出端插入一個(gè)節(jié)點(diǎn)名稱 Vout。這樣就完成了仿真原理圖的建立，如圖 24 所示。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 24 執(zhí)行仿真的電路原理圖1.2、功能仿真建立仿真原理圖完畢，下面進(jìn)行混頻器的功能仿真，具體過程如下。（1）選擇“Simulations-HB”元件面板，并在面板中選擇一個(gè)諧波平衡法仿真空著器。插入到原理圖中。（2）雙擊平衡法仿真控制器，按下面內(nèi)容對(duì)它的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：A、Freq1=RF_freq GHz，表示基波頻率1的頻率值與射頻信號(hào)頻率相同。B、Freq2=LO_freq GHz，表示基波頻率2的頻率值與本振頻率相同。C、O

53、rder1=3，表示基波頻率1的次數(shù)為 3。D、Order2=3，表示基波頻率2的次數(shù)為 3。完成設(shè)置的諧波平衡法仿真控制器如圖 25 所示。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)HarmonicBalanceHB1Order2=3Order1=3Freq2=LO_freq GHzFreq1=RF_freq GHzHARMONIC BALANCE2468101214016-150-100-50-2000freq, GHzdBm(Vout)圖 25 完成設(shè)置的諧波平衡仿真控制器 圖 26 Vout 信號(hào)的頻譜（2）單擊工具欄中的【Simulate】按鈕執(zhí)行仿真，并等待仿真結(jié)束。（3）仿真結(jié)束

54、后，系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口，在數(shù)據(jù)顯示窗口中加入一個(gè)關(guān)于Vout 頻譜的矩形圖，如圖 26 所示。從圖中可以看出，Vout 信號(hào)中含有多種頻率成分。（4）在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)關(guān)于索引值 Mix 的數(shù)據(jù)列表，顯示輸出信號(hào)的頻率成分以及對(duì)應(yīng)的諧波索引值。如圖 27 所示。（5）雙擊圖 26 所示的矩形圖，在彈出的窗口中選擇【Plot Options】選項(xiàng)卡，在【Select Axes】項(xiàng)中選擇 x 軸，取消【Auto Scale】選項(xiàng)，并設(shè)置矩形圖中x 軸的顯示范圍為 0500MHz，單擊【OK】按鈕確認(rèn)。此時(shí)圖中只顯示 Vout 信號(hào)中頻率為 0500MHz 的部分，在圖中插入一個(gè)標(biāo)記，觀察

55、200MHz 頻率分量的功率值，如圖 28 所示。freq0.0000 Hz200.0 MHz400.0 MHz3.400 GHz3.600 GHz3.800 GHz4.000 GHz7.000 GHz7.200 GHz7.400 GHz7.600 GHz7.800 GHz10.80 GHz11.00 GHz11.20 GHz11.40 GHz14.60 GHz14.80 GHz15.00 GHzMixMix(1)Mix(2)012-1012-1012301231230-1-2210-13210-132103210500-150-100-50-2000freq, MHzdBm(Vout)Rea

56、doutm1m1freq=dBm(Vout)=-31.826200.0MHz 圖 27 頻率索引值列表 圖 28 中頻信號(hào)的功率值由于射頻信號(hào)幅度為 3.6GHz，本振信號(hào)幅度為 3.8GHz,，因此中頻信號(hào)幅度應(yīng)為 200MHz，輸出信號(hào)的頻率中有這個(gè)頻率成分，且功率值為-32dBm 左右，這就驗(yàn)證了混頻器的功能。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)2、本振功率的選擇混頻器本振功率的值對(duì)混頻器的性能有很大的影響，下面就通過仿真分析混頻器輸入本振信號(hào)功率的最佳值。（1）雙擊諧波平衡仿真控制器，在參數(shù)設(shè)置窗口中選擇【sweep】選項(xiàng)卡，按照下面的內(nèi)容設(shè)置參數(shù)掃描：a、 Start=1，表示

57、本振信號(hào)功率的起始點(diǎn)為 1。b、Stop=20，表示本振信號(hào)功率的終止點(diǎn)為 20。c、Step=1，表示本振信號(hào)功率的掃描間隔為 1。d、SweepVar=LO_pwr，表示掃描參數(shù)為本振信號(hào)功率。完成參數(shù)設(shè)置的諧波平衡法仿真控件如圖 29 所示。HarmonicBalanceHB1Step=1Stop=20Start=1SweepVar=LO_pwrOrder2=3Order1=3Freq2=RF_freq GHzFreq1=LO_freq GHzHARMONIC BALANCE0500-200-150-100-50-2500freq, MHzdBm(Vout)200.0M-31.83 m1

58、m1freq=dBm(Vout)=-21.575LO_pwr=14.000000200.0MHz圖 29 HB 控件中設(shè)置參數(shù)掃描 圖 30 中頻信號(hào)的最大輸出功率（2）單擊工具欄中的【Simulate】按鈕進(jìn)行仿真，并等待仿真結(jié)束。（3）仿真結(jié)束后，查看輸出信號(hào)的頻譜，并在頻率值為 200MHz 處插入一個(gè)標(biāo)記，如圖 30 所示。從圖 30 中可以看出，當(dāng)本振頻率為 14dBm 時(shí)，輸出信號(hào)中中頻信號(hào)的功率值最大，為-21.575dBm。（4）在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個(gè)轉(zhuǎn)換增益的測量方程，轉(zhuǎn)換增益為輸出信號(hào)中頻的功率與輸入射頻信號(hào)功率的差值，因此方程的內(nèi)容為，如圖 31 所示。201,-1)u

59、t,dBm(mix(Vocon_gain（5）在數(shù)據(jù)顯示窗口中添加一個(gè)轉(zhuǎn)換增益與輸入本振信號(hào)功率的關(guān)系曲線，如圖 32 所示。精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)Eqn con_gain=dBm(mix(Vout,1,-1)+2024681012141618020-40-30-20-10-500LO_pwrcon_gainReadoutm2m2indep(m2)=plot_vs(con_gain, LO_pwr)=-1.57514.000 圖 31 轉(zhuǎn)換增益方程 圖 32 轉(zhuǎn)換增益與本振信號(hào)功率的關(guān)系曲線3、混頻器的三階交調(diào)點(diǎn)分析3.1、三階交調(diào)點(diǎn)的測量（1）刪除變量控件中的 RF_fr

60、eq 和 LO_freq 變量，如圖 33 所示。（2）單擊原理圖設(shè)計(jì)窗口工具欄中的【VAR】按鈕，在原理圖中插入一個(gè)新的變量控件，并在控件中添加如下變量：1、 IF_freq=RF_freq-LO_freq，表示中頻頻率為射頻頻率與本振頻率之差。2、 RF_freq=3.8，表示射頻頻率為 3.8GHz。3、 LO_freq=3.6，表示本振頻率為 3.6GHz。4、 fspacing=0.2e-3,表示頻率間隔為 200KHz。完成設(shè)置的變量控件如圖 34 所示。VARVAR1LO_pwr=10RF_pwr=-20EqnVar VARVAR2fspacing=0.2e-3LO_freq=3.6RF