软件无线电---ads设计混频器设计报告

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1、软件无线电---ADS设计混频器设计报告目录一、实验要求2二、实验原理21、混频器的基本原理22、混频器的技术指标3三、实验步骤43.1创建一个新项目43.23dB定向耦合器设计43.3低通滤波器93.4混频器频谱分析103.5噪音系数仿真223.6噪声系数随RF频率的变化243.7三阶交调系数303.8功率－三阶交调系数36四、试验总结38一、实验要求在无线通信系统中，混频器是一种常见的射频电路组件，主要用来将不同频率的信号相乘，以实现频率的变换。本设计通过ADS仿真掌握射频电路的工程设计方法和技巧，熟悉射频电路

2、的调试过程，建立设计、开发射频电路和产品的系统概念，提高专业素质和工程实践能力。二、实验原理1、混频器的基本原理混频器通常被用来将不同频率的信号相乘，以实现频率的变换。它最基本的作用有两个：上变频和下变频。其中上变频的作用是将中频信号与本振信号混频成为发射的射频信号，通过天线发射出去；下变频器的作用是将天线接收到的射频信号与本地载波信号混频，经过滤波后得到中频信号，并送到中频处理模块进行处理。图1就是一个平衡混频器的电离臂，1到3、4端口以及从2到3、4端口都是功率平分而相位差90。。图1镜像抑制混频器的原理假设射

3、频信号和本振信号分别从隔离臂1、2端口加入时，初相位都是0。，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。通过定向耦合器，加到VD1，VD2上的信号和本振电压分别为由式1到式4表示：（1）（2）（3）（4）可见，射频信号和本振信号都分别以π/2相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为π/2型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：（5）同样D2中的混频电流为：（6）当m=±1，n=±1时，利用式（7）的关系，可以求出中频电流如式（8）所示。（7）（8）这样就

4、可以看出，输出的中频信号的频率是输入的射频信号的频率与本振信号的频率之差，从而达到了混频的目的。2、混频器的技术指标混频器主要的技术指标如下：（1）、噪声系数和等效相位噪声：它描述了混频器的噪声特性，有两种表现形式，分别为单边带噪音系数和双边带噪音系数。（2）、变频增益：虽然混频器的输入信号和输出信号的频率不同，但仍然可以利用输出信号功率与输入信号功率之比来表示混频器的增益。（3）、动态范围：混频器的动态范围是指它正常工作时的输入信号的功率范围，超过这个范围将对信号的增益和频率成分产生影响。（4）、双频三阶交调与线

5、性度。（5）、工作频率：混频器的工作频率是指输入或输出射频信号的频率。（6）、隔离度：隔离度一般是指混频器射频信号输入端口与本振信号输入端口之间的隔离特性。（7）、本振功率：本振功率是指完成混频功能需要输入本振信号的功率。三、实验步骤3.1创建一个新项目◇启动ADS◇选择Mainwindows◇菜单－File－NewProject，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名◇点击“ok”这样就创建了一个新项目。◇点击，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。3.23dB定向耦合器设计◇里面选择类“Tlines-Mi

6、crostrip”◇选择，并双击编辑其中的属性，，这是微带线基板的参数设置，其中的各项的物理含义，可以参考ADS的帮助文档。◇选择，这是一个微带传输线，选择，这是一个三叉口。◇按照下图设计好电路图图23dB耦合器其中50ohm传输线的线宽w＝0.98mm，四分之一波长长度为10.46mm，35ohm传输线的线宽为w＝1.67mm，四分之一波长长度为10.2mm。MTEE是三端口器件，有三个参数W1，W2，W3具体是有定义的，可以此参考ADS帮助文档。◇选择类“Simulation－S_Param”并把仿真器和“Te

7、rm”拉出来放好。图3◇双击，修改里面的属性，要求从3GHz到5GHz扫描。。◇保存文档。◇按“F7”仿真。◇在“DataDisplay”窗口中，按，如下图所示，看端口的耦合度。图4结果如下图所示图5输出端口间的相位差同样的办法可以看到输出端口的相位差、输入端口的隔离度、输入端口的回波损耗等。图6输出端口的相位差图7输入端口的回波损耗图8输入、输出端口的隔离度3.3低通滤波器◇在类“Lumped-Components”里面选择电容，和电感，按照下图设计电路。图9低通滤波器电路图◇加上仿真器，设计为，表示从0.01G

8、Hz，扫描到4GHz。◇按“F7”仿真。◇在出现的“DataDisplay”窗口中，按，选择加入S21，仿真结果如下图所示。图10低通滤波器仿真结果3.4混频器频谱分析3.41设计完整的电路图图11完整的电路图把混频器的电路图分解为如下图所示的8个部分，下面分别说明一下这8个部分具体的情况。图12第一部分第二部分第三部分就是上面设计出来的3dB定向耦合器，具