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1、.混频器的设计与仿真设计题目 ：混频器的设计与仿真学生姓名 ：学院：专业：指导老师 ：学号：日期:2011年12月20日.专业资料 .目录一、射频电路与 ADS 概述31、射频电路概述32、ADS 概述3二、混频器的设计71.混频器的基本原理72、混频器的技术指标9三、混频器的设计91、3 D B 定向耦合器的设计91.1、建立工程91.2、搭建电路原理图101.3、设置微带线参数111.4、耦合器的 S 参数仿真122、完整混频器电路设计173、低通滤波器的设计2 错误！未定义书签。四、混频器性能仿真231、混频器功能仿真231.1、仿真原理图的建立231.2 功能仿真25.专业资料 .2、
2、本振功率的选择 .273、混频器的三阶交调点分析 .283.1、三阶交调点的测量 .283.2、三阶交调点与本振功率的关系 .314、混频器的输入驻波比仿真 .31五、 设计总结 .33一、 射频电路与ADS 概述1、射频电路概述射频是指超高频率的无线电波，对于工作频率较高的电路，人们经常称为“高频电路 ”或“射频 （RF）电路 ”或“微波电路 ”等等。工程上通常是指工作频段的波长在10m 1mm 或频率在 30MHz 300GHz之间的电路 。 此外，有时还含有亚毫米波（ 1mm 0.1mm或 300GHz 3000GHz ）等。c3 108(m / s)ff (Hz ).专业资料 .一方面
3、，随着频率升高到射频频段 ，通常在分析 DC 和低频电路时乐于采用的基尔霍夫定律 、欧姆定律以及电压电流的分析工具 ，已不精确或不再适用。分布参数的影响不容忽略 。另一方面 ，纯正采用电磁场理论方法 ，尽管可以很好的全波分析和计及分布参数等的影响 ，但很难触及高频放大器 、 VCO、混频器等实用内容 。 所以，射频电路设计与应用已成为信息技术发展的关键技术之一。2、ADS 概述ADS 电子设计自动化 （EDA 软件全称为 Advanced Design System ，是美国安捷伦 （Agilent ）公司所生产拥有的电子设计自动化软件 ；ADS 功能十分强大，包含时域电路仿真 (SPICE-
4、like Simulation) 、频域电路仿真 (Harmonic Balance 、Linear Analysis) 、三维电磁仿真 (EM Simulation) 、通信系统仿真 (Communication System Simulation) 和数字信号处理仿真设计 （ DSP）；支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF 设计，从简单到复杂 ，从离散的射频 / 微波模块到用于通信和航天 / 国防的集成 MMIC ，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波 / 射频电路和通信系统仿真软件软件 。2.1ADS 的仿真设计方法ADS 软件可以提供电路设计者进行模拟 、射频与微波等电路和通
5、信系统设计，其提供的仿真分析方法大致可以分为 ：时域仿真 、频域仿真 、系统仿真和电磁仿真 ；ADS 仿真分析方法具体介绍如下 ：高频 SPICE分析和卷积分析 （Convolution ）高频 SPICE分析方法提供如 SPICE仿真器般的瞬态分析 ，可分析线性与非线性电路的瞬态效应 。在 SPICE仿真器中 ，无法直接使用的频域分析模型 ，如微带线带状线等 ，可于高频 SPICE仿真器中直接使用 ，因为在仿真时可于高频SPICE仿真器会将频域分析模型进行拉式变换后进行瞬态分析 ，而不需要使用者将该模型转化为等效 RLC 电路 。因此高频 SPICE除了可以做低频电路的瞬态分析，也可以分析高
6、频电路的瞬态响应 。此外高频 SPICE也提供瞬态噪声分析的功能，可以用来仿真电路的瞬态噪声 ，如振荡器或锁相环的 jitter 。卷积分析方法为架构在 SPICE高频仿真器上的高级时域分析方法 ，藉由卷积分析可以更加准确的用时域的方法分析于频率相关的元件 ，如以 S 参数定义的元件、传输线、微带线等 。.专业资料 .线性分析线性分析为频域的电路仿真分析方法，可以将线性或非线性的射频与微波电路做线性分析 。 当进行线性分析时 ，软件会先针对电路中每个元件计算所需的线性参数 ，如 S、Z、Y 和 H 参数、电路阻抗 、噪声、反射系数 、稳定系数 、增益或损耗等 （若为非线性元件则计算其工作点之线
7、性参数），在进行整个电路的分析、仿真。谐波平衡分析 ( Harmonic Balance)谐波平衡分析提供频域 、稳态、大信号的电路分析仿真方法 ，可以用来分析具有多频输入信号的非线性电路 ，得到非线性的电路响应 ，如噪声、功率压缩点、谐波失真等 。与时域的 SPICE仿真分析相比较 ，谐波平衡对于非线性的电路分析，可以提供一个比较快速有效的分析方法 。谐波平衡分析方法的出现填补了 SPICE的瞬态响应分析与线性 S 参数分析对具有多频输入信号的非线性电路仿真上的不足 。尤其在现今的高频通信系统中，大多包含了混频电路结构 ，使得谐波平衡分析方法的使用更加频繁 ，也越趋重要。另外针对高度非线性电
8、路 ，如锁相环中的分频器 ，ADS 也提供了瞬态辅助谐波平衡 (Transient Assistant HB) 的仿真方法 ，在电路分析时先执行瞬态分析 ，并将此瞬态分析的结果作为谐波平衡分析时的初始条件进行电路仿真，藉由此种方法可以有效地解决在高度非线性的电路分析时会发生的不收敛情况。电路包络分析 （Circuit Envelope ）电路包络分析包含了时域与频域的分析方法 ，可以使用于包含调频信号的电路或通信系统中 。电路包络分析借鉴了 SPICE与谐波平衡两种仿真方法的优点，将较低频的调频信号用时域 SPICE仿真方法来分析 ，而较高频的载波信号则以频域的谐波平衡仿真方法进行分析射频系统
9、分析射频系统分析方法提供使用者模拟评估系统特性 ，其中系统的电路模型除可以使用行为级模型外 ，也可以使用元件电路模型进行习用响应验证 。 射频系统仿真分析包含了上述的线性分析 、谐波平衡分析和电路包络分析 ，分别用来验证射频系统的无源元件与线性化系统模型特性 、非线性系统模型特性 、具有数字调频信号的系统特性 。拖勒密分析 （Ptolemy ）拖勒密分析方法具有可以仿真同时具有数字信号与模拟、高频信号的混合模.专业资料 .式系统能力 。ADS 中分别提供了数字元件模型 （如 FIR 滤波器、IIR 滤波器， AND 逻辑门、 OR 逻辑门等 ）、通信系统元件模型 （如 QAM 调频解调器 、
10、Raised Cosine 滤波器等 ）及模拟高频元件模型 （如 IQ 编码器、切比雪夫滤波器、混频器等 ）可供使用 。电磁仿真分析 (Momentum)ADS 软件提供了一个2.5D 的平面电磁仿真分析功能 Momentum（ ADS2005A 版本 Momentum 已经升级为 3D 电磁仿真器 ），可以用来仿真微带线、带状线、共面波导等的电磁特性 ，天线的辐射特性 ，以及电路板上的寄生、耦合效应 。 所分析的 S 参数结果可直接使用于些波平衡和电路包络等电路分析中，进行电路设计与验证 。 在 Momentum 电磁分析中提供两种分析模式 ：Momentum 微波模式即 Momentum
11、和 Momentum 射频模式即 Momentum RF；使用者可以根据电路的工作频段和尺寸判断 、选择使用 。2.2ADS 的设计辅助功能ADS 软件除了上述的仿真分析功能外 ，还包含其他设计辅助功能以增加使用者使用上的方便性与提高电路设计效率 。ADS 所提供的辅助设计功能简介如下：设计指南 （ Design Guide ）设计指南是藉由范例与指令的说明示范电路设计的设计流程 ，使用者可以经由这些范例与指令 ，学习如何利用 ADS 软件高效地进行电路设计 。目前 ADS 所提供的设计指南包括 ：WLAN 设计指南 、Bluetooth 设计指南 、 CDMA2000 设计指南 、RF System 设计指南 、Mixer 设计指南 、Oscillator 设计指南、Passive Circuits 设计指南 、Phased Locked Loop 设计指南 、Amplifier设计指南 、Filter 设计指南等 。 除了使用 ADS 软件自带的设计指南外 ，使用者也可以通过软件中的DesignGuide Developer Studio建立自己的设计指南 。仿真向导 （
