摘要射頻前端系統(tǒng)在通信行業(yè)里面扮演著舉足輕重的角色。本文首先綜合考慮了整個接收機(jī)系統(tǒng)指標(biāo)和設(shè)計后，將系統(tǒng)指標(biāo)分解至各個模塊。分成四個模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。前端接收電路主要包含這些部分，接收天線，低噪放（LNA）模塊，帶通濾波器模塊，以及混頻器（mixer）模塊。本文從理論推導(dǎo)到工程應(yīng)用和建模仿真，論證方案的可行性。主要章節(jié)內(nèi)容包含：（1）討論無線通信系統(tǒng)里射頻接收機(jī)的工作原理和主要技術(shù)參數(shù)，并對比三種不同結(jié)構(gòu)接收機(jī)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。接著對超外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)和性能做了詳細(xì)介紹。（2）研究微帶貼片天線理論設(shè)計，工程單陣子建模。以及組陣陣列天線指標(biāo)仿真以及指標(biāo)優(yōu)化。（3）借助微帶耦的形式設(shè)計出一款帶通濾波器，作為超外差式接收機(jī)鏡像頻率抑制器。通過理論推導(dǎo)和軟件指標(biāo)仿真共同完成指標(biāo)設(shè)計。（4）設(shè)計了一款低噪聲放大器，從主要指標(biāo)噪聲系數(shù)，增益和增益平坦度入手討論。選擇滿足要求的晶體管，確定放大器每一集的電路結(jié)構(gòu)；接著根據(jù)工藝和結(jié)構(gòu)進(jìn)行版圖繪制實(shí)現(xiàn)樣機(jī)，最后根據(jù)樣機(jī)進(jìn)行調(diào)試實(shí)現(xiàn)指標(biāo)要求。（5）系統(tǒng)設(shè)計混頻器的各個小單元。首先設(shè)計微帶分支定向耦合電路，在設(shè)計低通濾波電路，最后設(shè)計輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)等。在設(shè)計中分別對每一個電路模塊進(jìn)行性能優(yōu)化設(shè)計，以便最終的設(shè)計滿足系統(tǒng)整體性能的要求。（6）對全文進(jìn)行復(fù)盤和總結(jié),總結(jié)全文的成果和不足，明確后續(xù)改進(jìn)和繼續(xù)研究的方向。關(guān)鍵詞：射頻前端；接收機(jī)；天通；低噪聲放大器；混頻器；

目錄第一章緒論 11.1研究背景和意義 11.2射頻接收電路國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.3本論文工作 1第二章系統(tǒng)設(shè)計思想 32.1接收機(jī)形式分類 32.2超外差接收機(jī)組成 32.3接收機(jī)的主要性能指標(biāo) 32.2.1噪聲系數(shù) 32.2.2頻率選擇性 42.2.3通頻帶 42.2.4接收靈敏度 42.2.5動態(tài)范圍 52.2.6鏡像抑制 5第三章接收天線的設(shè)計和仿真 63.1天線設(shè)計方案選擇 63.2天線設(shè)計 63.2.1主要天線指標(biāo)分析 63.2.2單子陣設(shè)計 83.2.3單子陣仿真 93.2.3組陣設(shè)計 113.2.4總結(jié) 12第四章濾波器設(shè)計 134.1濾波器原理分析 134.1.1平行耦合微帶線的奇偶模 134.1.2平行耦合微帶線的濾波特性 144.2電路原理圖設(shè)計和優(yōu)化 154.2.1原理圖設(shè)計 154.2.2原理圖仿真測試 164.3濾波器版圖制作和仿真 174.3.1版圖設(shè)計 174.3.2版圖仿真和優(yōu)化 174.4小結(jié) 18第五章低噪放的設(shè)計 195.1低噪放基礎(chǔ)理論 195.1.1噪聲系數(shù) 195.1.2功率增益，增益平坦度 205.1.3增益的分析 205.1.4線性度優(yōu)化 205.1.5穩(wěn)定性 215.2低噪放電路設(shè)計 215.2.1直流工作點(diǎn)的確定 215.2.3晶體管S參數(shù)掃描 225.2.4晶體管阻抗匹配和優(yōu)化 235.3小結(jié) 25第六章混頻器的設(shè)計 266.1混頻器結(jié)構(gòu)選擇 266.1.1單平衡混頻器 266.1.2雙平衡混頻器 266.1.3有源集成混頻器 276.2基本原理分析 286.3混頻器相關(guān)技術(shù)指標(biāo) 296.3.1增益 296.3.2噪聲 306.3.3線性度范圍 306.3.4端口隔離度 316.4混頻器電路設(shè)計 316.4.1微帶分支耦合器設(shè)計 316.4.2中頻濾波器設(shè)計 346.5總體電路設(shè)計 356.5.1混頻器中頻輸出和噪聲系數(shù) 356.5.21db壓縮點(diǎn)仿真 366.5.2三階交調(diào)仿真 376.6總結(jié) 38第七章結(jié)論 397.1論文小結(jié) 397.2本文主要工作和后續(xù)改進(jìn)方向 40致謝 41參考文獻(xiàn) 42PAGE5PAGE8第一章緒論1.1研究背景和意義無線通信近年來發(fā)展迅猛，從手機(jī)3G技術(shù)到4G再到5G，從說手機(jī)藍(lán)牙技術(shù)，無線局域網(wǎng)技術(shù)（WIFI），再到射頻識別技術(shù)（RFID），最后再到近親走到人們生活當(dāng)中的衛(wèi)星通話技術(shù)。無線通信無處不在，他融入到了我們生活的方方面面。因?yàn)樯漕l前端的重要，所以需要特別重視每一步的設(shè)計。它直接關(guān)系到接收到信息的質(zhì)量。因此學(xué)習(xí)和研究無線通信技術(shù)，制作一款可靠的射頻前端接收系統(tǒng)是一件非常有挑戰(zhàn)并且有意義的事情。頻譜被國際專業(yè)組織認(rèn)定為不可再生資源，由于大量應(yīng)用需求，頻譜被劃分成許多波段。不同的波段應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，并且嚴(yán)格的區(qū)分頻段以免造成信號干擾和信息傳輸阻塞。本文主要研究的是如何為通信系統(tǒng)做一款簡單的應(yīng)用在2.4GH頻率下的接收機(jī)系統(tǒng)。1.2射頻接收電路國內(nèi)外研究現(xiàn)狀COMDEV公司成功研發(fā)了2.4GHz頻率下的接收機(jī)，工作帶寬達(dá)到500M，包含Q值優(yōu)秀的藍(lán)寶石諧振器。增益能夠達(dá)到27.5db，噪聲系數(shù)更是低于4.5db。美國Fong等人成功開發(fā)出了工作頻率高達(dá)40GHz的VCO集成模塊。Tiebout（美國）也開發(fā)出包含LNA、混頻器和鎖相環(huán)（PLL）的RFIC集成芯片應(yīng)用于ISM頻段。恩智浦半導(dǎo)體宣布，公司最新推出的適用Wi-Fi6標(biāo)準(zhǔn)的射頻前端應(yīng)用于小米10的5G智能手機(jī)。中芯寧波和宜確半導(dǎo)體聯(lián)合發(fā)布業(yè)內(nèi)第一塊硅晶圓級砷化鎵和SOI異質(zhì)集成很高的射頻前端模組。國內(nèi)公司普遍以分立器件為主要方向;部分企業(yè)也開始進(jìn)軍集成芯片領(lǐng)域，但是芯片性能和工藝仍然與國外有著相當(dāng)大的差距。1.3本論文工作本文主要的研究內(nèi)容是無線射頻前端接收電路的設(shè)計，分不同的章節(jié)對系統(tǒng)的各個組成模塊進(jìn)行理論知識，設(shè)計指標(biāo)分析，然后通過相關(guān)的仿真軟件依次完成各模塊的設(shè)計和仿真試驗(yàn)。文中各個章節(jié)主要內(nèi)容如下：第一章緒論，簡述了無線通信射頻前端的發(fā)展概況，以及論文的研究背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、研究任務(wù)等。第二章系統(tǒng)設(shè)計，簡要介紹了研究無線通信系統(tǒng)中射頻接收機(jī)工作原理和主要技術(shù)指標(biāo)，比較了三種接收機(jī)的結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)。并且對超外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)和性能做了詳細(xì)介紹。第三章天線設(shè)計，研究微帶矩形貼片天線理論設(shè)計，工程單陣子建模，天線性能參數(shù)仿真。以及組陣1*2簡單陣列天線指標(biāo)仿真以及指標(biāo)優(yōu)化。第四章濾波器設(shè)計，應(yīng)用微帶耦合線的形式設(shè)計了一款帶通濾波器，為超外差式接收機(jī)提供可靠的鏡像頻率抑制。通過理論推導(dǎo)和軟件指標(biāo)仿真共同完成指標(biāo)設(shè)計。第五章低噪放設(shè)計，設(shè)計了一款單級低噪聲放大器，從主要指標(biāo)噪聲系數(shù)，增益和增益平坦度入手討論。選擇滿足要求的晶體管，確定放大器每一集的電路結(jié)構(gòu)；對低噪放晶體放大器輸入和輸入端進(jìn)行了阻抗匹配。最后根據(jù)對低噪放整體電路進(jìn)行軟件設(shè)計優(yōu)化，最終達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。第六章混頻器設(shè)計，為系統(tǒng)設(shè)計一款合適混頻器?；祛l器電路中包含微帶分支定向耦合電路。低通濾波電路，輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)等。在設(shè)計中分別對每一個電路模塊進(jìn)行性能優(yōu)化設(shè)計，以便最終的設(shè)計滿足系統(tǒng)整體性能的要求。第七章結(jié)論，對全文進(jìn)行復(fù)盤總結(jié)。分析本次論文的成果和不足，以及后續(xù)的改進(jìn)方向。第二章系統(tǒng)設(shè)計思想第二章系統(tǒng)設(shè)計思想2.1接收機(jī)形式分類接收機(jī)常見種類主要有三種，分別是超外差接收機(jī)、零中頻接收機(jī)和數(shù)字中頻接收機(jī)。下明分別介紹三種類型的優(yōu)缺點(diǎn)。超外差接收機(jī)：優(yōu)點(diǎn)噪聲系數(shù)低，靈敏度高。增益容易分級實(shí)現(xiàn)。容易滿足系統(tǒng)電器特性的要求，信道選擇性高。缺點(diǎn)，需要用到電路外圍器件比較多，集成度低，而且成本高。零中頻接收機(jī)優(yōu)點(diǎn)，沒有鏡像頻率，不需要鏡像濾波器結(jié)構(gòu)簡單。易于集成能耗低，缺點(diǎn)容易干擾同頻接收機(jī)誤碼率高，直流偏置會直接使信噪比惡化。數(shù)字中頻接收機(jī)則是結(jié)合了超外差和零中頻的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計，也成為研究的熱點(diǎn)之一。 因此本文采用超外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)設(shè)計。2.2超外差接收機(jī)組成如果天線接收的信號頻率和本振信號源產(chǎn)生的信號頻率不同，那么這樣的接收機(jī)就被稱作超外差接收機(jī)。圖2.1超外差接收機(jī)工作原理：微弱信號首先從天線被接收進(jìn)入系統(tǒng)，然后有用信號通過帶通濾波器篩選去除雜波。然后通過低噪聲放大器放大有用信號，這個環(huán)節(jié)能夠直接影響整機(jī)的接收靈敏度。然后通過系統(tǒng)內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生本振頻率，本振頻率和射頻信號經(jīng)過混頻器經(jīng)進(jìn)行下變頻。最后經(jīng)過中頻放大器將設(shè)計所需要的信號送入檢波器還原出原始信號。2.3接收機(jī)的主要性能指標(biāo)2.2.1噪聲系數(shù)想要知道一個系統(tǒng)的噪聲特性，就需要一個可以表示系統(tǒng)內(nèi)噪聲大小的參數(shù)。通過這個測量計算這個參數(shù)的值，就可以間接反映。噪聲系數(shù)是就是這樣一個參數(shù)，噪聲系統(tǒng)噪聲好壞的度量。噪聲系數(shù)NF可以式2-1的數(shù)學(xué)模型定義：（2-1）噪聲系數(shù)經(jīng)常使用分貝數(shù)表示，即NF(dB)。對于一個多級級聯(lián)的系統(tǒng)，噪聲系數(shù)的計算公式為：（2-2）NFn為第n級的噪聲系數(shù)，Gn為第n級的增益，n=1,2,3...。從上式中能夠看出級聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，噪聲系數(shù)主要由第一級的噪聲系數(shù)和增益決定。2.2.2頻率選擇性接收機(jī)的頻率選擇，是指在接收多個頻率信號時能夠選擇特定頻率接收信號的能力。這個特性主要由下面這些因素影響：1.前置濾波器：接收機(jī)的前置濾波器可以濾除不需要的頻率信號，從而提高接收機(jī)的選擇性。2.中頻放大器：接收機(jī)的中頻放大器可以放大接收到的信號，但同時也會放大不需要的信號，因此需要通過中頻濾波器來濾除不需要的信號。2.2.3通頻帶通頻帶指的是當(dāng)諧振曲線由最大值下降到3db時的頻帶寬度B。（2-3）當(dāng)中，中心頻率為f0，品質(zhì)因數(shù)是QL。如果通頻帶不夠?qū)?，信號不能通過，就會失真。2.2.4接收靈敏度接收靈敏度指的是，能夠正常接收信號的最小接收功率。接收機(jī)靈敏度跟很多東西有關(guān)，影響接收靈敏度的因素，主要有系統(tǒng)的噪聲系數(shù)、解調(diào)時的信噪比、還有信號帶寬。這個參數(shù)值越低，說明系統(tǒng)接收信號的能力越強(qiáng)?？梢?，靈敏度越高越好。靈敏度可以表示為：P(dBm)=-174+NF+10lgB+SNR（NF通常為10常數(shù)、B為信號帶寬（Hz），SNR解調(diào)信噪比（dB）注：小括號內(nèi)為單位）2.2.5動態(tài)范圍動態(tài)范圍就接收機(jī)能夠接收的最大信號和最小信號所包含的范圍，超出范圍則信號無法被接收機(jī)正常接收。2.2.6鏡像抑制因?yàn)槌獠罱Y(jié)構(gòu)存在鏡像頻率，這個頻率同樣可以和本振混頻出中頻信號，對我們的有用信號進(jìn)行干擾。這是就需要在放大器和混頻器之間加入一個針對于鏡像頻率的濾波器。

第三章接收天線的設(shè)計和仿真3.1天線設(shè)計方案選擇天線種類多種多樣，線天線，口徑天線，陣列天線，反射器天線，透鏡天線幾個大類，每個大類里邊又包含各種各樣形式的子類。在系統(tǒng)要求低成本，輕量化，便攜式的前提下。根據(jù)系統(tǒng)對天線模塊的增益要求。結(jié)合尺寸限制，方案選擇矩形微帶貼片天線。微帶天線從饋電方式上可分為，同軸饋電和微帶線饋電，微帶線饋電又叫側(cè)饋。本方案采用側(cè)饋進(jìn)一步縮小天線的尺寸。3.2天線設(shè)計天線設(shè)計的總目標(biāo)式在指定的頻率上得到特定的工作特性?？梢园凑找韵聨讉€步驟分部來完成。3.2.1主要天線指標(biāo)分析（1）輸入阻抗 輸入阻抗定義為，"在天線端點(diǎn)呈現(xiàn)的阻抗，輸入電壓和輸入電流之比，或者是天線一點(diǎn)的電場與磁場的適當(dāng)分量之比。 ZA=試中ZARA為天線的電阻其中，RrRL由諾頓定理等效電路計算：假定饋源為一個電源，Rg當(dāng)共軛匹配的情況下，饋給天線的功率最大，共軛匹配的條件為：Rr+XA=因?yàn)樘炀€輸入傳輸線特性阻抗為50Ω，所以需要匹配。即通過匹配讓天線阻抗ZA,實(shí)部RA靠近50Ω，虛部通過變化饋電的位置可以進(jìn)行匹配，同時也會改變輻射特性。我們可以使用格林函數(shù)來計算出最合適的饋電位置。（2）極化方式 天線的極化是"天線受到激發(fā)時其輻射波的極化”。天線輻射波的極化，是由電磁波傳播時電場矢量的指向隨的時間函數(shù)確定的。極化可分為，線極化，圓極化和橢圓極化。如果，電場矢量始終在一條直線上，該場時線極化的。如果電場矢量指向的時間軌跡時一個橢圓，該場時橢圓極化。線極化和圓極化是橢圓極化的特殊情況。電場軌跡圓可以時順時針方向也可以時是逆時針。順時針即右旋極化，逆時針即左旋極化。不同的極化方式有著不同的應(yīng)用場景。垂直極化天線在陸地移動通信用途中具有更佳表現(xiàn)，而水平極化方式在長距離通信的用途中表現(xiàn)更好。圓極化在衛(wèi)星通信方面表現(xiàn)比較優(yōu)異。本方案使用場景為2.4G無線通信接收機(jī)，所以選用線極化。（2）有效口徑 處于接收狀態(tài)的天線，無論什么形式，都是用來接收電磁波并由它提取功率。因此可以把一個天線等效為一個口徑，通常稱為有效口徑（或是有效面積）。其定義為：天線饋給負(fù)載的功率與入射功率的密度的比值。在匹配的情況下，有效口徑Ae和天線增益G即工作波長的關(guān)系為：Ae=G通過上式可以看出在一定頻率確定的情況下，有效口徑越大增益越大。我們設(shè)計的微帶貼片天線屬于口徑天線，一般有效面積都小于幾何面積。v=Ae 天線的口徑效率v等于有效面積Ae比天線的幾何面積A（3）頻帶寬度 工作頻率在一定的范圍內(nèi)改變，天線指標(biāo)仍在可接收的范圍內(nèi)變化，這是對應(yīng)的頻率范圍就是天線的帶寬。絕對帶寬：ABW=fmax-fmin；相對帶寬：FBW=(fmax-fmin)/f0×100%，f0=1/2(fmax+fmin)為中心頻率，當(dāng)天線工作在中心頻率時，駐波比最小，效率最高。所以相對帶寬的公式通常也表示為：FBW=2(fmax-fmin)/(fmax+fmin)本設(shè)計考慮到覆蓋天通的收發(fā)頻段所以頻帶寬度設(shè)計的比較寬。3.2.2單子陣設(shè)計 微帶貼片天線常見形狀有矩形，圓形，三角形等。本設(shè)計采用方形貼片設(shè)計模型。 1.單元尺寸 寬度：（3-4）式中c是光速。長度：微帶矩形貼片長度w一般取為λe/2；λe為介質(zhì)內(nèi)波長，即為：（3-5）由于邊緣縮短效應(yīng)，實(shí)際輻射單元的長度L為：（3-6）式中，是有效介電常數(shù)，ΔL是等效輻射縫隙長度。它們可以分別用下式計算，即為：（3-7）（3-8） 2.饋電方式和輸入阻抗 本設(shè)計采用側(cè)饋方式，微帶天線貼片單元的諧振電阻可以近似地表示如下：（3-9）其中Q為等效諧振電路的品質(zhì)因子，Y0為饋電點(diǎn)位置。 3.仿真 基板為介電常數(shù)為4.4環(huán)氧樹脂，厚度h=1.6mm。經(jīng)過公式計算：矩形寬度：W=37.260mm矩形長度：L=30.210mm有效介電常數(shù)：ε=4.4mm1阻抗匹配：WL2LW1W2L1WL2LW1W2L1圖3.11/4阻抗變換原理阻抗變換公式：ZL=（Z0ZL）1/2 所以1/4阻抗匹配線尺寸如下：L1=17.45mm，W1=1.16mm，W2=2.98mm，L2=15mm3.2.3單子陣仿真圖3.2單子陣單元仿真圖 使用HFSS軟件根據(jù)計算得出的尺寸參數(shù)進(jìn)行建模，設(shè)置邊界條件和饋電點(diǎn)。進(jìn)行掃頻求解仿真后得出參數(shù)會和理論值存在一定的偏差。通過軟件進(jìn)行參數(shù)掃描優(yōu)化尋找最優(yōu)解。最終的到仿真數(shù)據(jù)如下：圖3.3S11掃頻分析結(jié)果圖3.4極坐標(biāo)方向圖圖3.5駐波仿真圖最終優(yōu)化后單子陣建模參數(shù)如下表：天線尺寸名稱參數(shù)數(shù)值單位子陣寬度W37.26mm子陣長度L27.9mm1/4阻抗變換微帶線寬度W11mm1/4阻抗變換微帶線長度L117.45mm50Ω微帶寬度W22.98mm50Ω微帶長度L215mm特性阻抗50Ω表3.1最終優(yōu)化參數(shù)表3.2.3組陣設(shè)計組陣設(shè)計采用2個子陣橫向排列，加上2合路器進(jìn)行功率合成。圖3.6組陣建模圖最終仿真數(shù)據(jù)如下。圖3.7組陣后極坐標(biāo)方向圖圖3.8組陣后S11掃頻分析結(jié)果3.2.4總結(jié)本章從微帶天線的設(shè)計理論出發(fā)，先分析了天線設(shè)計過程中的一些重要指標(biāo)。然后通HFSS仿真軟件建模，對單子陣進(jìn)行建模仿真，并且多仿真結(jié)果進(jìn)行了優(yōu)化和分析。最后通過2公分對兩個相同的子陣進(jìn)行組陣設(shè)計。使用HFSS對2*1矩形微帶天線陣列進(jìn)行了參數(shù)仿真和優(yōu)化設(shè)計。第四章濾波器設(shè)計濾波器種類比較多，有高通/低通通濾波器，帶通/帶阻濾波器，和可調(diào)濾波器五種。采用分立的電容和電感元件，并聯(lián)或者串聯(lián)組成濾波器。分立元件具有干擾小，濾波性能好等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用比較廣泛。但由于分立元件也存在一些局限比如效率低、損耗大耐用性不高。 近年來微帶線濾波器應(yīng)用越來越廣泛。微帶濾波器有著功耗小，效率高，頻帶高，穩(wěn)定性好，材料結(jié)構(gòu)簡單容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計采用了Ads軟件輔助設(shè)計了一款3階帶通濾波器。選定基板厚度1mm，介電常數(shù)為2.7。設(shè)計目標(biāo)指標(biāo)如表4.1：指標(biāo)參數(shù)中心頻率2.4GHz通帶200MHz帶內(nèi)平坦度＜1.5dB駐波比＜1.5帶外抑制＜20dB特性阻抗50Ω表4.1參數(shù)設(shè)計指標(biāo)4.1濾波器原理分析以低通濾波器為原型，進(jìn)行變換。其他功能的濾波器均是在低通濾波器的基礎(chǔ)上完成頻率變化得出的。根據(jù)不同的應(yīng)用選擇不同的頻率變化關(guān)系。經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算后可得到相關(guān)參數(shù)間的具體對應(yīng)數(shù)量關(guān)系及電路形式。4.1.1平行耦合微帶線的奇偶模圖4.1平行耦合微帶線結(jié)構(gòu)圖如圖4.1平行耦合微帶中間是介質(zhì)，介質(zhì)下明是公共接地板，介質(zhì)上面有兩條相距S寬度為W的微帶線。平行耦合微帶線可以視為4端口網(wǎng)絡(luò)，包含偶模激勵和奇模激勵疊加。偶模和奇模有不同的特性阻抗。偶模特性阻抗為Z0e，奇模特性阻抗為Z0o，奇偶模的特性阻抗和微帶線的尺寸和材料有關(guān)。4.1.2平行耦合微帶線的濾波特性當(dāng)微帶線長度為四分之一波長時，反映出了帶通特性，只是阻帶過寬不夠陡峭，我們可以經(jīng)過多級耦合的形式加大阻帶的斜率，提高帶外抑制。如下圖4.2圖4.2平行耦合微帶線級聯(lián)相關(guān)參數(shù)計算：（4-1）（4-2）（4-3）（4-4）（1）在低通濾波器原型基礎(chǔ)之上，進(jìn)行變換級聯(lián)，最后確定濾波器階數(shù)N。（2）確定上下邊頻和歸一化的帶寬。設(shè)下變頻為ωH、上邊頻為ωL、中心頻率為ω0歸一化帶寬為：（3）計算耦合微帶線各節(jié)偶模和奇模的特性阻抗；（4）平行耦合微帶線個偶模和奇模的特性阻抗為：(5)參數(shù)計算：設(shè)計要求3階帶內(nèi)為0.5db，經(jīng)過查表4.2得出：g0=1，g1=1.5963，g2=1.0967，g3=1.5963，g4=0表4.2濾波器階數(shù)響應(yīng)參數(shù)表經(jīng)過公式代入計算得出下表全部參數(shù)：節(jié)數(shù)偶模特性阻抗奇模特性阻抗相移導(dǎo)體寬度導(dǎo)體帶間隔耦合線長度169.9839.3890°2.084mm0.280mm21.555mm256.2944.9990°2.538mm1.171mm21.096mm356.2944.9990°2.538mm1.171mm21.096mm469.9839.3890°2.084mm0.280mm21.555mm5特性阻抗2.634mm表4.3濾波器尺寸參數(shù)表4.2電路原理圖設(shè)計和優(yōu)化4.2.1原理圖設(shè)計根據(jù)上述計算出的奇偶模特性阻抗和相移，運(yùn)用ADS軟件寫入相關(guān)參數(shù)可以計算出該微帶濾波器的初始電路原理圖。如下圖所示，輸入輸出端口為tem1和tem2均為50Ω特性阻抗的微帶線。仿真編輯器S-PARAMETERS,微帶參數(shù)控件MSub。結(jié)構(gòu)中TL1值等于TL2的值。Clin1和Clin6，Clin2和Clin5相等構(gòu)成濾波器的對稱結(jié)構(gòu)。圖4.3優(yōu)化后的電路原理圖4.2.2原理圖仿真測試（1）根據(jù)計算出的參數(shù)使用ADS軟件填入相關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行優(yōu)化仿真后側(cè)特性如下圖：圖4.4濾波器優(yōu)化前圖4.5濾波器優(yōu)化后從圖4.5可以看出經(jīng)過優(yōu)化的濾波器S參數(shù)變好了：在2.1GHz處插損，S21的值為-29.155dB在2.3GHz處插損，S21的值為-0.813dB在2.5GHz處插損，S21的值為-0.820dB在2.7GHz處插損，S21的值為-24.357dB4.3濾波器版圖制作和仿真4.3.1版圖設(shè)計在得到合適的原理圖參數(shù)后，繼續(xù)使用ADS軟件同步生成電路版圖，加上輸入輸出端口后對版圖進(jìn)行仿真。下圖4.6為平行耦合微帶帶通濾波器的版圖。途中的實(shí)際微帶線尺寸和我們原理圖中的參數(shù)尺寸保持一致。圖4.6微帶線版圖4.3.2版圖仿真和優(yōu)化版圖的仿真原理和方式和原理圖仿真不太一樣，在實(shí)際仿真過程中發(fā)現(xiàn)將仿真好的原理圖參數(shù)直接帶入版圖仿真后，發(fā)下版圖仿真的幅頻特性曲線整體向高頻偏移了近5M。然后需要重新修改原理圖的仿真參數(shù)，將L1和L2長度分別修正1.5mm后最終版圖仿真參數(shù)為：在2.1G出，S21的值為-31.576在2.3G出，S21的值為-2.159在2.5G出，S21的值為-1.466在2.7G出，S21的值為-28.186圖4.7板圖仿真最終結(jié)果由圖4.7可以看出此時最終尺寸為：w1=2.0709mm，s1=0.23195mm，l1=21.0553mmw2=2.9102mm，s2=1.11278mm，l2=20.5162mm4.4小結(jié) 本次設(shè)計最終的電路板圖是經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)修正和最終得到了正確的設(shè)計參數(shù)，經(jīng)過仿真優(yōu)化調(diào)整后滿足了設(shè)計指標(biāo)。設(shè)計成果最終滿足設(shè)計指標(biāo)，各項(xiàng)參數(shù)也均達(dá)到了要求。后面如果需要可以將版圖送往工廠進(jìn)行加工，采用對應(yīng)的介電常數(shù)覆銅板進(jìn)行PCB制作，方可完成最后的實(shí)物制作。

第五章低噪放的設(shè)計 低噪聲放大器顧名思義，就是噪聲系數(shù)做的很好的放大器。主要用在接收機(jī)前端，天線和濾波器之后，用于放大接收到的信號。它的指標(biāo)直接關(guān)系到系統(tǒng)的接收性能，包括接收靈敏度和噪聲系數(shù)，線性度等。 對于低噪放的設(shè)計，目前主要是研究的一些關(guān)鍵指標(biāo)，然后根據(jù)技術(shù)指標(biāo)選取合適的晶體管，最后利用ADS軟件進(jìn)行仿真設(shè)計，最后通過優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)符合技術(shù)指標(biāo)的低噪聲放大器。本章節(jié)目標(biāo)是開發(fā)一個低噪聲放大器，工作中心頻率為2.4Ghz。選用微帶線基板厚度0.8mm，基板介電常數(shù)為4.3。詳細(xì)設(shè)計指標(biāo)如表5.1：指標(biāo)參數(shù)中心頻率2.4G通帶內(nèi)增益11.5dB噪聲系數(shù)＜3輸入駐波比＜1.5輸出駐波比＜1.5表5.1低噪放參數(shù)指標(biāo)5.1低噪放基礎(chǔ)理論5.1.1噪聲系數(shù)定義：（5-1）式5-1中，Sin比Nin為輸入端信噪比，Sout比Nout為輸出端信噪比。噪聲系數(shù)就是輸入端信噪比與輸出端信噪比的商。噪聲系數(shù)用分貝數(shù)表示為式5-2：（5-2）用等效噪溫可以表示放大器的噪聲，噪聲溫度和噪聲系數(shù)的關(guān)系可以表示為式5-3：：（5-3）式中，T0為環(huán)境溫度，通過取293K。（5-4）式5-4中，Nf總噪聲系數(shù)，前3級噪聲系數(shù)分別為Nf1，Nf2，Nf3。前兩級的增益分別為G1和G2。由關(guān)系式可以得到系統(tǒng)的噪聲系數(shù)主要是第一級放大器的噪聲系數(shù)決定。5.1.2功率增益，增益平坦度低噪聲放大器功率增益有多種定義，如資用增益、實(shí)際增益、共扼增益、單向化增益等。對于實(shí)際的低噪聲放大器，功率通常是指信號源和負(fù)載都是50Ω標(biāo)準(zhǔn)阻抗情況下實(shí)測的增益。測試放大器增益，先測出無放大器時功率P1，再測出加入放大器后信號功率P2，則功率增益表示為式5-4：（5-5）5.1.3增益的分析工作頻帶內(nèi)，增益和噪聲系數(shù)還有其他所有指標(biāo)均需要滿足。動態(tài)范圍即低噪放允許輸入的max功率和min功率的范圍。它的最小值由噪聲性能由噪聲決定，如果給定了噪聲系數(shù)，那么最小輸入功率為：（5-6）式中，mΔf為射頻系統(tǒng)的通頻帶；M為射頻系統(tǒng)允許的信號噪聲比，或信號識別系數(shù)；T0為環(huán)境溫度293K。動態(tài)范圍由最大值由線性度指標(biāo)決定，一般說的線性度指標(biāo)，由輸入三階交調(diào)或是輸出三階交調(diào)參數(shù)決定。5.1.4線性度優(yōu)化低噪放的核心指標(biāo)是噪聲系數(shù)，在設(shè)計的時候必然要以噪聲系數(shù)作為輸入匹配電路的核心參數(shù)，駐波次之。此外，再次為了保證帶內(nèi)平坦度，需要用低頻失配的方法保證。所以，駐波會隨著頻率增加而惡化。5.1.5穩(wěn)定性放大器反射系數(shù)Γ小于1時，不管阻抗為何值，都是穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)。如果大于1網(wǎng)絡(luò)就不能穩(wěn)定工作。5.2低噪放電路設(shè)計設(shè)計第一步是找到合適的晶體管，并通過仿真找到晶體管的正確工作電壓和電流。通常情況下先確定三級管的偏壓條件（Vce,Ic），然后確定三極管的S參數(shù)，一般2GHz以下用微波雙極晶體管，2-4G用晶體管或者場效應(yīng)管，4G以上用場效應(yīng)管。 本設(shè)計頻率為2.4G，所以選擇雙極晶體管。型號pb_hp_AT41533_19950125。該三極管為三引腳的SOT-23封裝，功耗225mW，最大集電極-發(fā)射極電壓Vce為12V，典型集電極-發(fā)射極電壓Vce為5V。最大集電極電流50mA，典型集電極電流5mA。截止頻率10GHz。5.2.1直流工作點(diǎn)的確定使用ADS軟件設(shè)置參數(shù)建立原理圖，通過調(diào)整偏置電路參數(shù)實(shí)現(xiàn)對晶體管的直流工作點(diǎn)掃描。下圖為仿真原理圖。 圖5.1直流工作點(diǎn)仿真圖 圖5.2I-V特性曲線掃描結(jié)果 通過圖5.2的結(jié)果，它表示不同VCE下，集電極電流（IC）隨VCE電壓變化的曲線，通過這族曲線，可以方便地確定滿足要求的直流工作點(diǎn)。，本次選擇Vce=2.7V，集電極電流5mA的直流工作狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計。這是功率為13mw。5.2.3晶體管S參數(shù)掃描圖5.3晶體管S參數(shù)掃描原理圖 圖5.4S參數(shù)仿真結(jié)果圖5.5nf（2）噪聲系數(shù)從上面的仿真數(shù)據(jù)可以看出，晶體管的S參數(shù)在中心頻率2.4GHz處，輸入阻抗為Z0*（0.711+j0.350），輸出阻抗為Z0*（1.291-j1.279），增益為4.974。指標(biāo)比較差不符合設(shè)計要求，這是因?yàn)檩斎胼敵龃嬖谳^大的失配，這些都可以通過設(shè)計匹配電路來進(jìn)行優(yōu)化。5.2.4晶體管阻抗匹配和優(yōu)化匹配的本質(zhì)其實(shí)就是阻抗變換，將晶體管輸入端的阻抗匹配至系統(tǒng)微帶線阻抗50Ω，將輸出網(wǎng)絡(luò)附屬阻抗變換抵消。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功率的最大傳輸，匹配的方法多種多樣，有微帶枝節(jié)法，阻容匹配，還有T形微帶線。本設(shè)計采用T性形微帶線對輸入輸出進(jìn)行匹配電路設(shè)計，讓晶體管最終滿足預(yù)期設(shè)計指標(biāo)。（1）晶體管SP模型匹配電路圖5.6低噪放放大器整體仿真原理圖觀察上圖加入了直流偏置電路，在放大器輸入輸出端加入了DCBlock起到隔直流通交流的作用。相當(dāng)于實(shí)際電路中的隔直電容。計入直流偏置后，晶體管就處于放大狀態(tài)。圖5.7匹配優(yōu)化后的S參數(shù)圖5.8低噪放其他參數(shù)仿真圖 圖5.8參數(shù)分別仿真后2.4GHz處，各其它相關(guān)參數(shù)的指標(biāo)，由上圖可知輸出噪聲系數(shù)在2.4G時為3.056dB，相比SP模型仿真有一定提升。這是因?yàn)槠霉╇娂尤肓藷嵩肼曀?。輸入駐波比為1.32，輸出駐波比為1.575，結(jié)果均滿足設(shè)計指標(biāo)。5.3小結(jié)本章介紹了低噪放的一些關(guān)鍵指標(biāo)和性能參數(shù)。然后通過選擇合適的晶體管，使用你ADS軟件確定了晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)。然后掃描了晶體管的S參數(shù)，發(fā)現(xiàn)輸入輸出的阻抗不理想，導(dǎo)致放大器的增益沒有釋放出來。通過ADS軟件設(shè)計通過T型微帶線的方法進(jìn)行匹配和優(yōu)化。最終是輸入輸出駐波，噪聲系數(shù)，增益均滿足了設(shè)計指標(biāo)。

第六章混頻器的設(shè)計混頻器在接收系統(tǒng)中主要作用主要用來實(shí)現(xiàn)頻率的變換，它的一些性能參數(shù)直接決定了收發(fā)機(jī)的性能，起著至關(guān)重要的作用，本章先從混頻器的基礎(chǔ)知識入手，介紹混頻器的基本原理和性能指標(biāo)，然后通過一個ADS的仿真實(shí)設(shè)計一個2.4GHz的混頻器。6.1混頻器結(jié)構(gòu)選擇混頻器按照結(jié)構(gòu)可以分為，單平衡混頻器，雙平衡混頻器，有源集成混頻器，鏡像隔離混頻器等。下面簡單對幾種結(jié)構(gòu)做個對比，分析下優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。6.1.1單平衡混頻器單平衡混頻器概念簡單，卻難以實(shí)現(xiàn)。主要缺點(diǎn)是，要保證頻帶內(nèi)本振，射頻和中頻信號相互隔離，本振的能量不易注入?；緳C(jī)構(gòu)包括，4分支耦合器，雙二極管檢測器，還有一個電容作為信號合成器。它的結(jié)構(gòu)如下圖： 圖6.1單平衡混頻器這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是對噪聲和寄生信號的抑制好，具有優(yōu)良的電壓駐波比。6.1.2雙平衡混頻器 雙平衡混頻器是將4個二極管按照環(huán)形結(jié)構(gòu)配置。增加的二極管可以改善隔離度并增強(qiáng)對寄生模式的抑制。和單平衡混頻器相比，雙平衡混頻器可以消除本振信號和射頻信號中的偶次諧波。缺點(diǎn)是本振需要較大的輸入功率，并且有相對較大的變頻損耗。下圖為雙平衡混頻器的典型電路： 圖6.2雙平衡混頻器電路6.1.3有源集成混頻器 由于COMS工藝的快速發(fā)展，有源集成混頻器得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。它的主要優(yōu)點(diǎn)是：有變頻增益，容易降低成本和高度集成。從而使整個接收機(jī)都能集成在單個芯片上。有源混頻器比無源混頻器具有更好的線性度。其中又分為單平衡有源混頻器和雙平衡有源混頻器。單平衡有源混頻器 雙平衡有源混頻器 圖6.3單平衡有源混頻器（左）雙平衡有源混頻器（右） 雙平衡有源混頻器又叫做吉爾伯特混頻器這種混頻器及多種變形，具有許多優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)下最流行的電路結(jié)構(gòu)。這種混頻器具有優(yōu)良的隔離度，性能非常近似乘法器，寄生信號幅度很低。器差動輸入可以消除二階非線性?？偸牵m然電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是它仍然是一種容易制作性能理想的混頻器。表6.1各種混頻電路對比混頻器類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)有源（相對于無源）變頻增益較好的線性度較低的本振功率較高的噪聲系數(shù)性能不穩(wěn)定工作頻率低非平衡（有源）噪聲系數(shù)低單端輸入、輸出端口隔離度差線性度差電路復(fù)雜單平衡（有源）本振與射頻隔離好射頻與中頻隔離好線性度好較好的噪聲系數(shù)中頻信號差動輸出本振與中頻部不隔離雙平衡（有源）三端口隔離度都好良好的寄生信號抑制良好的線性度電路簡單噪聲系數(shù)高功耗大6.2基本原理分析混頻器通常將不同頻率信號相乘，來實(shí)現(xiàn)頻率的變換。最近本的應(yīng)用就是收發(fā)機(jī)中的上變頻和下變頻。本文主要研究接收機(jī)中的下變頻原理。圖6.4是個簡單的原理圖。其中射頻信號從1口進(jìn)入本振信號從二口進(jìn)入，經(jīng)過3db分支定向耦合器，1、2為隔離臂、1到3、4端口以及2到3、4端口都是功率平分相位相差90°。 圖6.4鏡像抑制混頻器的原理圖當(dāng)射頻信號和本振信號從1、2口進(jìn)入時初始相位為0°，經(jīng)過耦合后，VD1，VD2電壓和本振電壓分別為式（6-1）到式（6-4）表示：（6-1）（6-2）（6-3）（6-4）因?yàn)樯漕l信號和本振信號有90°相位差，有一般混頻電流計算公式，和電壓相位差可以得到D1中的混頻電流用6-5式計算：（6-5）同樣D2的混頻電流用6-6式計算：（6-6） 當(dāng)m=±1，n=±1的時候，利用關(guān)系式6-7可以求出中頻電流用6-7式計算（6-7）（6-8） 由上面的計算過程可以看出，中頻信號是射頻信號和本振信號的頻率之差。因?yàn)槲覀兙瓦_(dá)到了下變頻的目的。6.3混頻器相關(guān)技術(shù)指標(biāo)混頻主要參數(shù)包括：有源增益或插損、噪聲系數(shù)（NF）、輸入/輸出三階互調(diào)點(diǎn)（IP3/OP3）、各端口之間的隔離度等。下面分別簡單介紹。6.3.1增益 有源混頻器的增益是輸出中頻信號的大小比上輸入射頻信號的大小，這之中包含兩種，一種是電壓增益AV，一種是功率增益Gp分別定義為：（6-8）（6-9）如果出現(xiàn)端口因?yàn)闉V波器等輸入輸出阻抗不匹配的情況，這是功率增益和電壓增益的關(guān)系為6-10式：（6-10）6.3.2噪聲 混頻器為低噪放的后一級電路，都是接收機(jī)的前端電路。所以它的噪聲性能對接收機(jī)的影響很大。混頻器對于射頻系統(tǒng)而言屬于線性網(wǎng)絡(luò)，按照線性網(wǎng)絡(luò)計算公式可以計算噪聲系數(shù)，區(qū)別在于把線性公式中的增益改為混頻器的頻率變換增益。 混頻器的噪聲有兩種定義和測量方法，分為雙邊（DSB）和單邊（SSB）噪聲系數(shù)。最終的噪聲系數(shù)，以單邊或者雙邊帶最差值作為總的噪聲系數(shù)。6.3.3線性度范圍混頻器當(dāng)輸入信號逐步增大時，輸出信號與線性放大器一樣也存在這非線性失真的問題。所以，也可以用1db壓縮點(diǎn)和三階互調(diào)點(diǎn)等指標(biāo)來衡量線性度。（1）1db壓縮點(diǎn) 定義變頻后中頻輸出下降1dB時對應(yīng)的輸入（或輸出）功率值。（2）三階互調(diào)點(diǎn) 當(dāng)混頻器同時輸入兩個信號頻率RF1和RF2，他們的三階互調(diào)分量2RF1-RF2（或2RF2-RF1）和本振混頻后也位于中頻貸款內(nèi)。這是就會對中頻信號產(chǎn)生干擾。三階交調(diào)殘生的中頻分量和有用中頻相當(dāng)?shù)妮斎胄盘柟β视洖镮IP3，若是對應(yīng)輸出功率責(zé)記為OIP3。（3）線性動態(tài)范圍 定義1db壓縮點(diǎn)與混頻器的噪聲基數(shù)的比值為混頻器的線性動態(tài)范圍，用dB表示。因?yàn)榛祛l器輸入的射頻信號經(jīng)過了低噪放的放大，所以混頻器的線性動態(tài)范圍要求要比低噪放高。6.3.4端口隔離度輸入端口隔離度不好會影響本振和低噪放的工作，甚至通過天線向空間輻射噪聲信號。輸出隔離不好會使本振以后各級中頻放大過載。但是一般情況下，由于RF頻率很高，都會被中頻濾波器去除，不會影響中頻。6.4混頻器電路設(shè)計考慮到小型化結(jié)構(gòu)簡單，本文選用了單平衡混頻結(jié)構(gòu)。3db耦合網(wǎng)絡(luò)采用微帶線實(shí)現(xiàn)。下表給出了設(shè)計指標(biāo)。表6.1射頻輸入功率本振頻率功率變頻損耗噪聲系數(shù)輸入輸出阻抗2.4GHz-20dbm2.2GHz10dbm<8<1550Ω6.4.1微帶分支耦合器設(shè)計分支后耦合器的結(jié)構(gòu)如下：圖6.5微帶耦合器原理圖設(shè)計時選用介電常數(shù)為3.66的基板，基板的厚度0.508mm。設(shè)計中心頻率為2.2G，通過ADS軟件可以計算出各微帶線長L寬W兩個參數(shù)。經(jīng)過理論計算可能與實(shí)際指標(biāo)還在一些差異。需要經(jīng)過軟件優(yōu)化最終達(dá)到目的。圖6.6仿真原理圖圖6.7仿真參數(shù)設(shè)置按照上面原理圖對3db微帶分支耦合器進(jìn)行仿真。仿真后s參數(shù)如圖6-7：圖6.8仿真參數(shù)設(shè)置在實(shí)際設(shè)計中微帶線耦合器最終是要用PCB腐蝕工藝形成實(shí)物的，所以需要根據(jù)設(shè)計好的原理圖參數(shù)生成PCB版圖，使用軟件自帶PCB版圖生成工具。生成的PCB版圖如圖6.9：圖6.9PCB版圖最終由圖6.8可以看出，在2.2GHz頻率點(diǎn),S（4,1），S（3,1）插損分別維-3.023db和-3.114db.輸出端口S(4,1),S(3,2)相位分別為-155.169和-114.862的mark點(diǎn)m1和m2相差剛好是-90°.符合耦合功率減半相位相差-90°的耦合原理.綜上所述，仿真結(jié)果滿足2.2GHz，-3db的設(shè)計要求。6.4.2中頻濾波器設(shè)計使用ADSfilterDesignGuide設(shè)計低通濾波器。選擇通頻帶800MHz，在1.6G處衰減大于25db。濾波器響應(yīng)為最大平坦度響應(yīng)，輸入輸出阻抗為50Ω。帶內(nèi)紋波小于0.5db。下圖6.10為設(shè)計原理圖。6-11為LC濾波器模型設(shè)計圖。圖6.10向?qū)傻牡屯V波器模型圖6.11LC濾波器模型設(shè)計圖LC中頻濾波器模型仿真后數(shù)據(jù)如圖6.12，分別為S11，S21參數(shù)：圖6.12中頻濾波器仿真S參數(shù)由仿真圖S參數(shù)可以看出來，該5階濾波器在S（2，1）的參數(shù)。200MHz時插損為-0.455db，在1.6GHz頻率時插損為-41.874db，所以該仿真結(jié)果滿足設(shè)計指標(biāo)。在實(shí)際電路設(shè)計的時候因?yàn)槲Ь€存在分布參數(shù)，所以設(shè)計濾波器尤其時高頻濾波器的時候，微帶線也要參與電路匹配。設(shè)計的時候需要把微帶線帶入模型內(nèi)一起仿真。6.5總體電路設(shè)計將混頻器的各部分模塊電路組合在一起。在加上兩個2極管檢測電路，就構(gòu)成了單平衡混頻電路，我們設(shè)置輸入的射頻功率為-20dbm，本振輸入功率設(shè)為10dbm，最后對整體電路進(jìn)行仿真。查看各項(xiàng)參數(shù)是否滿足設(shè)計要求。圖6.13總體設(shè)計原理圖6.5.1混頻器中頻輸出和噪聲系數(shù)仿真 圖6.14中頻輸出頻譜和諧波分圖6.15輸出端口的噪聲系數(shù)從圖6.14和圖6.15仿真結(jié)果可以看出2.4GHz射頻輸入功率-20dbm，200MHz中頻輸出的功率為-33.334dbm。200MHz的噪聲系數(shù)為10.63，單邊帶噪聲系數(shù)為4.958，雙邊帶噪聲系數(shù)為10.63。6.5.21db壓縮點(diǎn)仿真 圖6.161db壓縮點(diǎn)仿真參數(shù)設(shè)置測試和計算壓縮點(diǎn)的方法比較多，這里采用的時IFpower和rfpower的關(guān)系圖可以讀到1db壓縮點(diǎn)。圖6.17IFpower和rfpower的關(guān)系圖 從圖6.15中可以看出當(dāng)輸入射頻型號功率為-3dbm時，中頻輸出信號剛好壓縮1db，所以1db壓縮點(diǎn)為-11.07dbm。 6.5.2三階交調(diào)和增益仿真混頻器功能完成，具有變頻損耗正常的情況下，就可以對混頻器進(jìn)行三階交調(diào)點(diǎn)的仿真了。下面是混頻器的三階交調(diào)仿真圖。從圖6.16和6.17上可以看出IP3滿足預(yù)期7.68dbm，比1db壓縮點(diǎn)高10~15db左右。增益為-7.47db滿足設(shè)計要求。圖6.18輸出電壓vif頻譜圖6.19IP3仿真結(jié)果6.6總結(jié)本章節(jié)主要介紹各種混頻器的結(jié)構(gòu)，選擇了微帶單平衡混頻器進(jìn)行原理分析。結(jié)合理論知識，通過ADS設(shè)計輔助軟件，分別對3db定向耦合器，低通濾波器進(jìn)行了模塊設(shè)計和性能仿真。最后加入兩個二極管和匹配電路，對整個微帶單平衡混頻器進(jìn)行了整體仿真。其中包括頻譜分量、噪聲系數(shù)、增益和本振功率以及三階截斷點(diǎn)。最終仿真結(jié)果滿足設(shè)計指標(biāo)，對實(shí)際工程設(shè)計有一定的參考意義。

第七章結(jié)論7.1論文小結(jié)射頻前端接收電路是無線通信系統(tǒng)中不可或缺的一部分，其性能直接影響到通信質(zhì)量和效果。在設(shè)計過程中，需要充分考慮各種因素，如低噪聲放大器的選擇、濾波器的設(shè)計、頻率轉(zhuǎn)換電路的實(shí)現(xiàn)以及信號解調(diào)電路的設(shè)計等。同時，還需要不斷優(yōu)化電路設(shè)計，降低噪聲系數(shù)、提高線性度、減小失真以及降低功耗等，以實(shí)現(xiàn)更高性能的射頻前端接收電路。隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，射頻前端接收電路的設(shè)計將面臨更多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。因此，我們需要不斷學(xué)習(xí)和研究新技術(shù)、新方法，以提高射頻前端接收電路的設(shè)計水平和性能表現(xiàn)。負(fù)責(zé)將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為基帶信號，以供后續(xù)處理。在整個通信過程中，射頻前端接收電路的性能直接影響到信號的質(zhì)量和通信效果。因此，對射頻前端接收電路的設(shè)計進(jìn)行深入研究和總結(jié)具有重要意義。射頻前端接收電路的主要功能包括信號接收、濾波、放大、頻率轉(zhuǎn)換和信號解調(diào)。其中，