微波电路与系统仿真实验.ppt

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1、实验实验5 ADS系统级仿真系统级仿真高源慈高源慈高源慈高源慈电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学20122012年年年年9 9月月月月School of Electronic Engineering,School of Electronic Engineering,University of Electronic Science and Technology of ChinaUniversity of Electronic Science and Technology of ChinaADS系统级仿真系统级仿真实验目的：实验目的：实验目的：实验目的：1.1.1.1.了解收发信机的

2、基础知识；了解收发信机的基础知识；了解收发信机的基础知识；了解收发信机的基础知识；2.2.2.2.掌握利用掌握利用掌握利用掌握利用ADSADS中行为级模块进行系统级仿真的方法。中行为级模块进行系统级仿真的方法。中行为级模块进行系统级仿真的方法。中行为级模块进行系统级仿真的方法。使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。搭建收发信机系统。搭建收发信机系统。搭建收发信机系统。运用运用运用运用S S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响参数

3、仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。模拟检测。模拟检测。模拟检测。ADS系统级仿真系统级仿真实验内容：实验内容：实验内容：实验内容：5.1 5.1 收发信机的基础知识收发信机的基础知识收发信机的基础知识收发信机的基础知识5.2 5.2 外差式接收机的系统级仿真外差式接收机的系统级仿真外差式接收机的系统级仿真外差式接收机的系统

4、级仿真5.1 收发信机的基础知识收发信机的基础知识1.1.接收机接收机接收机接收机 接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。接收机一般具有有用信号。接收机一般具有有用信号。接收机一般具有有用信号。接收机一般具有接收灵敏度接收灵敏度接收灵敏度接收灵敏度、选择性选择性选择性选择性、交调抑制交调抑制交调抑制交调抑制、噪声系数噪声系数噪声系数噪声系数等性能参数。等性能参数。等性能参数。等性能参数。接收机的实现架构可分为：接收机的实现架构可分为：接收机的实现架构可分为

5、：接收机的实现架构可分为：超外差超外差超外差超外差、零中频零中频零中频零中频和和和和数字中频数字中频数字中频数字中频等。等。等。等。典型无线接收机框图（超外差式）典型无线接收机框图（超外差式）典型无线接收机框图（超外差式）典型无线接收机框图（超外差式）接收机各部分的作用和要求如下：接收机各部分的作用和要求如下：接收机各部分的作用和要求如下：接收机各部分的作用和要求如下：射射射射频滤频滤频滤频滤波器波器波器波器1 1（FP Filter1FP Filter1）选择选择信号信号频频段、限制段、限制输输入信号入信号带宽带宽、减小互、减小互调调失真。失真。抑制抑制杂杂散信号，避免散信号，避免杂杂散响散

6、响应应。减少本振泄漏，在减少本振泄漏，在频频分系分系统统中作中作为频为频域相关器。域相关器。低噪声放大器（低噪声放大器（低噪声放大器（低噪声放大器（LNALNA）在不使接收机在不使接收机线线性度性度恶恶化的前提下提供一定的增益。化的前提下提供一定的增益。抑制后抑制后续电续电路的噪声，降低系路的噪声，降低系统统的噪声系数。的噪声系数。射射射射频滤频滤频滤频滤波器波器波器波器2 2（FP Filter2FP Filter2）抑制由低噪声放大器放大或抑制由低噪声放大器放大或产产生的生的镜频镜频干干扰扰。进进一步抑制其他一步抑制其他杂杂散信号。散信号。减少本振泄漏。减少本振泄漏。接收机各部分的作用和要

7、求如下：接收机各部分的作用和要求如下：接收机各部分的作用和要求如下：接收机各部分的作用和要求如下：混混混混频频频频器（器（器（器（MixerMixer）将射将射频频信号下信号下变频为变频为中中频频信号。信号。是接收机中是接收机中输输入射入射频频信号最信号最强强的模的模块块，其，其线线性度极性度极为为重要，同重要，同时时要求要求较较低的噪声系数。低的噪声系数。本振本振本振本振滤滤滤滤波器（波器（波器（波器（Injection FilterInjection Filter）滤滤除来自本振的除来自本振的杂杂散信号。散信号。本振信号源（本振信号源（本振信号源（本振信号源（LOLO）为为接收机提供本地振

8、接收机提供本地振荡荡信号。信号。接收机各部分的作用和要求如下：接收机各部分的作用和要求如下：接收机各部分的作用和要求如下：接收机各部分的作用和要求如下：中中中中频滤频滤频滤频滤波器（波器（波器（波器（IF FilterIF Filter）抑制相抑制相邻邻信道的干信道的干扰扰，提供，提供选择选择性。性。滤滤除混除混频频器器产产生的互生的互调调干干扰扰。如果存在第二次如果存在第二次变频变频，需要抑制第二，需要抑制第二镜频镜频。中中中中频频频频放大器（放大器（放大器（放大器（IF AMPIF AMP）将信号放大到一定的幅度，供后将信号放大到一定的幅度，供后续电续电路（如数模路（如数模转换转换器或解器

9、或解调调器）器）处处理。理。通常需要通常需要较较大的增益并大的增益并实现实现增益控制。增益控制。2.发射机发射机 发射机是一个非常重要的子系统，无论是发射机是一个非常重要的子系统，无论是发射机是一个非常重要的子系统，无论是发射机是一个非常重要的子系统，无论是语音语音语音语音、图像图像图像图像，还是，还是，还是，还是数字信号数字信号数字信号数字信号，要，要，要，要 利用利用利用利用电磁波电磁波电磁波电磁波传送到远端，都必须传送到远端，都必须传送到远端，都必须传送到远端，都必须使用发射机产生信号，然后经调制放大送到天线。使用发射机产生信号，然后经调制放大送到天线。使用发射机产生信号，然后经调制放大

10、送到天线。使用发射机产生信号，然后经调制放大送到天线。发射机一般具有发射机一般具有发射机一般具有发射机一般具有频率频率频率频率、带宽带宽带宽带宽、功率功率功率功率、辐射杂散辐射杂散辐射杂散辐射杂散等性能指等性能指等性能指等性能指标参数。标参数。标参数。标参数。发射机的实现架构可分为：发射机的实现架构可分为：发射机的实现架构可分为：发射机的实现架构可分为：超外差超外差超外差超外差、零中频零中频零中频零中频和和和和数字中频数字中频数字中频数字中频等。等。等。等。典型无线发射机框图典型无线发射机框图典型无线发射机框图典型无线发射机框图5.2 外差式接收机的系统级仿真外差式接收机的系统级仿真pp 建立

11、工程建立工程建立工程建立工程pp 建立行为级模型构成的系统建立行为级模型构成的系统建立行为级模型构成的系统建立行为级模型构成的系统pp 系统仿真系统仿真系统仿真系统仿真p 建立行为级模型构成的系统建立行为级模型构成的系统建立行为级模型构成的系统建立行为级模型构成的系统建立工程的具体步骤如下：建立工程的具体步骤如下：建立工程的具体步骤如下：建立工程的具体步骤如下：运行运行运行运行ADSADS，弹出，弹出，弹出，弹出ADSADS的主窗口。的主窗口。的主窗口。的主窗口。选择选择选择选择【FileFile】【New ProjectNew Project】命令，弹出命令，弹出命令，弹出命令，弹出“New

12、 New ProjectProject”（新建工程）对话框。对话框中的默认工作路径（新建工程）对话框。对话框中的默认工作路径（新建工程）对话框。对话框中的默认工作路径（新建工程）对话框。对话框中的默认工作路径为为为为“C:UsersdefaultsC:Usersdefaults”，在路径的末尾输入工程名：，在路径的末尾输入工程名：，在路径的末尾输入工程名：，在路径的末尾输入工程名：rfsystemrfsystem。在。在。在。在【Project Technology FilesProject Technology Files】栏中选择栏中选择栏中选择栏中选择“ADS ADS StandardS

13、tandard：Length unit-millimeterLength unit-millimeter”，即工程中的默认长，即工程中的默认长，即工程中的默认长，即工程中的默认长度单位为毫米。度单位为毫米。度单位为毫米。度单位为毫米。点击点击点击点击【OKOK】按钮，完成新建工程，此时原理图设计窗口按钮，完成新建工程，此时原理图设计窗口按钮，完成新建工程，此时原理图设计窗口按钮，完成新建工程，此时原理图设计窗口会自动打开。会自动打开。会自动打开。会自动打开。射频前端电路参数设置射频前端电路参数设置射频前端电路参数设置射频前端电路参数设置I.I.微波带通滤波器微波带通滤波器微波带通滤波器微波带通

14、滤波器l l切切切切比比比比雪雪雪雪夫夫夫夫带带带带通通通通滤滤滤滤波波波波器器器器阶阶阶阶数数数数：4 4l l中心频率：中心频率：中心频率：中心频率：2140MHz2140MHzl l3dB3dB带宽：带宽：带宽：带宽：80MHz80MHzl l阻带带宽：阻带带宽：阻带带宽：阻带带宽：400MHz400MHzl l带外衰减：带外衰减：带外衰减：带外衰减：25dB25dB l l通带波纹：通带波纹：通带波纹：通带波纹：0.1dB0.1dBl l插入损耗：插入损耗：插入损耗：插入损耗：1dB1dBII.II.低噪声放大器低噪声放大器低噪声放大器低噪声放大器l l增益：增益：增益：增益：21dB

15、21dBl l噪声系数：噪声系数：噪声系数：噪声系数：2dB2dB 因该放大器处于射频前端，因该放大器处于射频前端，因该放大器处于射频前端，因该放大器处于射频前端，故需要较低的噪声系数。故需要较低的噪声系数。故需要较低的噪声系数。故需要较低的噪声系数。射频前端电路射频前端电路射频前端电路射频前端电路Filter-BandpassFilter-Bandpass元件面板元件面板元件面板元件面板System-Amp&MixerSystem-Amp&Mixer元件面板元件面板元件面板元件面板Sources-Freq DomainSources-Freq Domain元件面板元件面板元件面板元件面板II

16、I.III.信号源（交流功率源）信号源（交流功率源）信号源（交流功率源）信号源（交流功率源）端口：端口：端口：端口：1 1 输输输输出阻抗：出阻抗：出阻抗：出阻抗：5050 功率方程：功率方程：功率方程：功率方程：P=polar(dbmtow(RF_pwr),0)P=polar(dbmtow(RF_pwr),0)变变变变量量量量RF_pwrRF_pwr频频频频率：率：率：率：变变变变量量量量RF_freq MHzRF_freq MHz下变频部分电路参数设置下变频部分电路参数设置下变频部分电路参数设置下变频部分电路参数设置IV.IV.混频器混频器混频器混频器 选选选选 用用用用 System-A

17、mps System-Amps&Mixer Mixer palettepalette中中中中的的的的behavioral behavioral MixerMixer，注注注注 意意意意 不不不不 要要要要 错错错错 选选选选 成成成成Mixer2Mixer2，它它它它是是是是用用用用来来来来进进进进行行行行非非非非线线线线性性性性分分分分析析析析的的的的，而而而而MixerMixer才才才才是是是是用用用用来来来来进行频率转换的。进行频率转换的。进行频率转换的。进行频率转换的。l l边带：边带：边带：边带：LOWERLOWERl l转换增益：转换增益：转换增益：转换增益：10dB10dBl l

18、NFNF：13dB13dBV.V.本振本振本振本振 本本本本 振振振振 在在在在 Sources-Freq Sources-Freq Domain Domain palettepalette选选选选一一一一电电电电压压压压源源源源，由由由由于于于于接接接接收收收收机机机机中中中中频频频频为为为为0 0，故故故故本本本本振振振振频频频频率率率率应应应应和和和和输输输输入入入入信信信信号号号号频频频频率率率率一一一一致致致致.，这这这这里里里里设设设设为为为为变变变变量量量量LO_freqLO_freq，可可可可以以以以用用用用VARVAR很很很很方方方方便便便便的的的的进进进进行行行行赋赋赋赋值

19、，输出电压设为值，输出电压设为值，输出电压设为值，输出电压设为1V1V。VI.VI.移相器和功分器移相器和功分器移相器和功分器移相器和功分器 由由由由于于于于要要要要将将将将接接接接收收收收信信信信号号号号分分分分为为为为同同同同相相相相和和和和正正正正交交交交两两两两路路路路，所所所所以以以以本本本本振振振振信信信信号号号号也也也也要要要要分分分分为为为为两两两两路路路路，一一一一路路路路直直直直接接接接和和和和接接接接收收收收信信信信号号号号混混混混频频频频，一一一一路路路路先先先先经经经经移移移移相相相相器器器器移移移移相相相相9090，再再再再进进进进入入入入混混混混频频频频器器器器混

20、混混混频频频频，所所所所以以以以还还还还要要要要用用用用到到到到移移移移相相相相器器器器和和和和功功功功率率率率分分分分离器，它们都可以从离器，它们都可以从离器，它们都可以从离器，它们都可以从System-Passive paletteSystem-Passive palette中找到的。中找到的。中找到的。中找到的。下变频部分电路参数设置下变频部分电路参数设置下变频部分电路参数设置下变频部分电路参数设置下变频部分电路元件下变频部分电路元件下变频部分电路元件下变频部分电路元件System-Amp&MixerSystem-Amp&Mixer元件面板元件面板元件面板元件面板 Sources-Fre

21、q DomainSources-Freq Domain元件面板元件面板元件面板元件面板System-PassiveSystem-Passive元件面板元件面板元件面板元件面板中频部分电路参数设置中频部分电路参数设置中频部分电路参数设置中频部分电路参数设置 中频部分分两条支路，每条都由一个中频部分分两条支路，每条都由一个中频部分分两条支路，每条都由一个中频部分分两条支路，每条都由一个信道选择带通滤波信道选择带通滤波信道选择带通滤波信道选择带通滤波器器器器和和和和基带放大器基带放大器基带放大器基带放大器级联而成。级联而成。级联而成。级联而成。VII.VII.信道选择滤波器信道选择滤波器信道选择滤波

22、器信道选择滤波器l l切比雪夫带通滤波器阶数：切比雪夫带通滤波器阶数：切比雪夫带通滤波器阶数：切比雪夫带通滤波器阶数：5 5l l中心频率：中心频率：中心频率：中心频率：318MHz318MHzl l3dB3dB带宽：带宽：带宽：带宽：5MHz5MHzl l阻带带宽：阻带带宽：阻带带宽：阻带带宽：40MHz40MHzl l带外衰减：带外衰减：带外衰减：带外衰减：35dB35dB l l通带波纹：通带波纹：通带波纹：通带波纹：0.01dB0.01dB中频部分电路参数设置中频部分电路参数设置中频部分电路参数设置中频部分电路参数设置VII.VII.中频放大器中频放大器中频放大器中频放大器l l增益：

23、增益：增益：增益：在在在在2466dB2466dB之间可调，所以也设为变量之间可调，所以也设为变量之间可调，所以也设为变量之间可调，所以也设为变量G5G5l lNFNF：15 dB15 dB最后在中频输出端加入端口最后在中频输出端加入端口最后在中频输出端加入端口最后在中频输出端加入端口Term2Term2和和和和Term3Term3。中频部分电路中频部分电路中频部分电路中频部分电路完整接收机电路图完整接收机电路图完整接收机电路图完整接收机电路图p系统仿真系统仿真接收机频带选择性仿真接收机频带选择性仿真接收机频带选择性仿真接收机频带选择性仿真接收机信道选择性仿真接收机信道选择性仿真接收机信道选择

24、性仿真接收机信道选择性仿真接收机系统预算增益仿真接收机系统预算增益仿真接收机系统预算增益仿真接收机系统预算增益仿真接收机的下变频分析接收机的下变频分析接收机的下变频分析接收机的下变频分析接收机的相位噪声分析接收机的相位噪声分析接收机的相位噪声分析接收机的相位噪声分析本振输出功率对接收机性能的影响本振输出功率对接收机性能的影响本振输出功率对接收机性能的影响本振输出功率对接收机性能的影响接收机频带选择性仿真接收机频带选择性仿真接收机频带选择性仿真接收机频带选择性仿真 使用使用使用使用S S参数仿真参数仿真参数仿真参数仿真进进进进行接收机的系行接收机的系行接收机的系行接收机的系统选择统选择统选择统选

25、择性分析。首先是性分析。首先是性分析。首先是性分析。首先是接收机的接收机的接收机的接收机的频带选择频带选择频带选择频带选择性分析。性分析。性分析。性分析。S_parameter Simulation ControllerS_parameter Simulation Controller设设设设置：置：置：置：1GHz3GHz1GHz3GHz步步步步进进进进：10MHz10MHz接收机频带选择性仿真结果接收机频带选择性仿真结果接收机频带选择性仿真结果接收机频带选择性仿真结果l l估算接收机射频前端电路通带中心频率估算接收机射频前端电路通带中心频率估算接收机射频前端电路通带中心频率估算接收机射频前

26、端电路通带中心频率S S2121的最大值。的最大值。的最大值。的最大值。l l画出画出画出画出S S2121的仿真结果图形，并用光标标出通带中心频率的仿真结果图形，并用光标标出通带中心频率的仿真结果图形，并用光标标出通带中心频率的仿真结果图形，并用光标标出通带中心频率（2.14 GHz2.14 GHz）的值。）的值。）的值。）的值。l l用用用用Delta MarkeDelta Marke标出在偏离中心频率标出在偏离中心频率标出在偏离中心频率标出在偏离中心频率70MHz70MHz处处处处S S2121的值。的值。的值。的值。l l观察通带内的波动情况，分析通带内的波动最大值。观察通带内的波动情

27、况，分析通带内的波动最大值。观察通带内的波动情况，分析通带内的波动最大值。观察通带内的波动情况，分析通带内的波动最大值。接收机频带选择性仿真结果接收机频带选择性仿真结果接收机频带选择性仿真结果接收机频带选择性仿真结果 接收机射频前端的接收带宽为接收机射频前端的接收带宽为接收机射频前端的接收带宽为接收机射频前端的接收带宽为6MHz6MHz，和，和，和，和WCDMAWCDMA系统对移动终端下行链路的要求是相吻合的。系统对移动终端下行链路的要求是相吻合的。系统对移动终端下行链路的要求是相吻合的。系统对移动终端下行链路的要求是相吻合的。接收机信道选择性仿真接收机信道选择性仿真接收机信道选择性仿真接收机

28、信道选择性仿真 信道选择功能主要由中频滤波器完成，对于这里的信道选择功能主要由中频滤波器完成，对于这里的信道选择功能主要由中频滤波器完成，对于这里的信道选择功能主要由中频滤波器完成，对于这里的直接下变频方案就要靠基带低通滤波器来实现，接下来进行直接下变频方案就要靠基带低通滤波器来实现，接下来进行直接下变频方案就要靠基带低通滤波器来实现，接下来进行直接下变频方案就要靠基带低通滤波器来实现，接下来进行信道选择性的仿真。仿真的电路图就是完整的接收机原理图。信道选择性的仿真。仿真的电路图就是完整的接收机原理图。信道选择性的仿真。仿真的电路图就是完整的接收机原理图。信道选择性的仿真。仿真的电路图就是完整

29、的接收机原理图。此处利用一个交流功率源来模拟通过天线进入接收此处利用一个交流功率源来模拟通过天线进入接收此处利用一个交流功率源来模拟通过天线进入接收此处利用一个交流功率源来模拟通过天线进入接收机的射频信号。机的射频信号。机的射频信号。机的射频信号。输输输输入功率和信号入功率和信号入功率和信号入功率和信号频频频频率在率在率在率在变变变变量量量量VARVAR中中中中赋值赋值赋值赋值，这这这这里用的是接收机所能接收的最低信号里用的是接收机所能接收的最低信号里用的是接收机所能接收的最低信号里用的是接收机所能接收的最低信号电电电电平平平平-108dBm-108dBm，因此将，因此将，因此将，因此将基基基

30、基带带带带信号放大器的增益定信号放大器的增益定信号放大器的增益定信号放大器的增益定为为为为增益增益增益增益66dB66dB。信号源和信号源和信号源和信号源和变变变变量量量量VARVAR的参数的参数的参数的参数设设设设置置置置信号源（交流功率源）信号源（交流功率源）信号源（交流功率源）信号源（交流功率源）端口：端口：端口：端口：1 1 输输输输出阻抗：出阻抗：出阻抗：出阻抗：5050 功率方程：功率方程：功率方程：功率方程：P=polar(dbmtow(RF_pwr),0)P=polar(dbmtow(RF_pwr),0)变变变变量量量量RF_pwrRF_pwr频频频频率：率：率：率：变变变变量

31、量量量RF_freq MHzRF_freq MHz变变变变量量量量VARVARRF_freq=2140 LO_freq=1822RF_freq=2140 LO_freq=1822RF_pwr=-108 G5=66 RF_pwr=-108 G5=66 信号源和信号源和信号源和信号源和变变变变量量量量VARVAR的参数的参数的参数的参数设设设设置置置置Sources-Freq DomainSources-Freq Domain元件面板元件面板元件面板元件面板S S参数仿真控制器参数设置参数仿真控制器参数设置参数仿真控制器参数设置参数仿真控制器参数设置l l起始起始起始起始频频频频率：率：率：率：2

32、.1GHz2.1GHzl l终终终终止止止止频频频频率：率：率：率：2.18GHz2.18GHzl l频频频频率率率率间间间间隔：隔：隔：隔：0.5MHz0.5MHzl l频频频频率率率率转换转换转换转换：允允允允许许许许l l频频频频率率率率转换转换转换转换的端口：的端口：的端口：的端口：1 1接收机信道选择性仿真电路图接收机信道选择性仿真电路图接收机信道选择性仿真电路图接收机信道选择性仿真电路图 接收机信道选择性仿真结果接收机信道选择性仿真结果接收机信道选择性仿真结果接收机信道选择性仿真结果 从下图中可以看到，中心频率从下图中可以看到，中心频率从下图中可以看到，中心频率从下图中可以看到，中

33、心频率2.14GHz2.14GHz处的增益为处的增益为处的增益为处的增益为96dB96dB，为系统的最大增益；邻道抑制达到了为系统的最大增益；邻道抑制达到了为系统的最大增益；邻道抑制达到了为系统的最大增益；邻道抑制达到了36.9dB36.9dB；通频带宽为；通频带宽为；通频带宽为；通频带宽为4MHz4MHz，一般接收的信息都集中在离中心频率，一般接收的信息都集中在离中心频率，一般接收的信息都集中在离中心频率，一般接收的信息都集中在离中心频率2MHz2MHz的范围内，因此不的范围内，因此不的范围内，因此不的范围内，因此不会导致接收到的信号产生较大的失真；通带内的波动不大于会导致接收到的信号产生较

34、大的失真；通带内的波动不大于会导致接收到的信号产生较大的失真；通带内的波动不大于会导致接收到的信号产生较大的失真；通带内的波动不大于0.1dB0.1dB。接收机系统算增益仿真接收机系统算增益仿真接收机系统算增益仿真接收机系统算增益仿真 通通通通过过过过这这这这个个个个仿仿仿仿真真真真我我我我们们们们将将将将看看看看到到到到系系系系统统统统总总总总增增增增益益益益在在在在系系系系统统统统各各各各个个个个部部部部分分分分中中中中的分配情况。的分配情况。的分配情况。的分配情况。预预预预算算算算增增增增益益益益仿仿仿仿真真真真在在在在谐谐谐谐波波波波平平平平衡衡衡衡分分分分析析析析以以以以及及及及交交

35、交交流流流流分分分分析析析析中中中中都都都都可可可可以以以以进进进进行行行行，但但但但如如如如果果果果在在在在交交交交流流流流仿仿仿仿真真真真中中中中进进进进行行行行的的的的话话话话，混混混混频频频频器器器器不不不不能能能能是是是是晶晶晶晶体体体体管管管管级级级级的的的的。因因因因为为为为这这这这里里里里进进进进行行行行的的的的是是是是行行行行为为为为级级级级仿仿仿仿真真真真，混混混混频频频频器器器器的的的的非非非非线线线线性性性性特特特特征征征征是是是是已知的，所以此处就用交流分析来进行仿真。已知的，所以此处就用交流分析来进行仿真。已知的，所以此处就用交流分析来进行仿真。已知的，所以此处就用

36、交流分析来进行仿真。接收机系统算增益仿真接收机系统算增益仿真接收机系统算增益仿真接收机系统算增益仿真在在在在电电电电路路路路图图图图中加入交流仿真控制器中加入交流仿真控制器中加入交流仿真控制器中加入交流仿真控制器。交流仿真控制器参数交流仿真控制器参数交流仿真控制器参数交流仿真控制器参数设设设设置置置置l l频频频频率：率：率：率：2.14GHz2.14GHzl l频频频频率率率率转换转换转换转换(Enable AC frequency conversion):允允允允许许许许 YesYesl l预预预预算分析算分析算分析算分析(Perform budget dimulation)：执执执执行行

37、行行 YesYesSimulation-ACSimulation-AC元件面板元件面板元件面板元件面板预算路径设定和预算增益方程建立预算路径设定和预算增益方程建立预算路径设定和预算增益方程建立预算路径设定和预算增益方程建立 预预预预算算算算分分分分析析析析还还还还有有有有两两两两项项项项很很很很重重重重要要要要的的的的设设设设置置置置是是是是预预预预算算算算路路路路径径径径设设设设定定定定和和和和建建建建立立立立预预预预算增益方程算增益方程算增益方程算增益方程。l l预算路径设定：可以在仿真的下拉菜单中找到。点击菜单预算路径设定：可以在仿真的下拉菜单中找到。点击菜单预算路径设定：可以在仿真的下

38、拉菜单中找到。点击菜单预算路径设定：可以在仿真的下拉菜单中找到。点击菜单【SimulateSimulate】【Generate Budget PathGenerate Budget Path】，弹出如下窗口。，弹出如下窗口。，弹出如下窗口。，弹出如下窗口。预算路径设定和预算增益方程建立预算路径设定和预算增益方程建立预算路径设定和预算增益方程建立预算路径设定和预算增益方程建立输入端选择：输入端选择：输入端选择：输入端选择：Port1Port1输输输输出出出出端端端端选选选选择择择择：Term1Term1（因因因因为为为为I/QI/Q两两两两支支支支路路路路的的的的增增增增益益益益分分分分配配配配

39、完完完完全全全全相相相相同同同同，故任意仿真其中的一条即可）故任意仿真其中的一条即可）故任意仿真其中的一条即可）故任意仿真其中的一条即可）点点点点击击击击GenerateGenerate和和和和HighlightHighlight就就就就可可可可设设设设置置置置好好好好预预预预算算算算路路路路径径径径，同同同同时时时时系系系系统统统统将将将将自自自自动动动动生生生生成成成成预预预预算算算算增增增增益益益益方方方方程程程程。预预预预算算算算增增增增益益益益路路路路径径径径在在在在电电电电路路路路图图图图中中中中高高高高亮亮亮亮显示。显示。显示。显示。预算增益方程预算增益方程预算增益方程预算增益方

40、程BudGain Component BudGain Component 设设设设置置置置 在原理图中加入在原理图中加入在原理图中加入在原理图中加入BudGain ComponentBudGain Component，将其设置为如右，将其设置为如右，将其设置为如右，将其设置为如右图所示即可。图所示即可。图所示即可。图所示即可。请注意请注意请注意请注意“，”的个数。的个数。的个数。的个数。Simulation-ACSimulation-AC元件面板元件面板元件面板元件面板预算增益仿真电路图预算增益仿真电路图预算增益仿真电路图预算增益仿真电路图预算增益仿真预算增益仿真预算增益仿真预算增益仿真 仿真

41、结束后，选择显示仿真结束后，选择显示仿真结束后，选择显示仿真结束后，选择显示BudgetGain1BudgetGain1。Y Y轴为轴为轴为轴为BudGain1BudGain1，但图中并没有任何曲线生成。如果在，但图中并没有任何曲线生成。如果在，但图中并没有任何曲线生成。如果在，但图中并没有任何曲线生成。如果在Y Y轴的轴的轴的轴的BudGain1BudGain1后键后键后键后键入入入入00后，增益预算曲线就出现了，这是因为预算增益仿真必后，增益预算曲线就出现了，这是因为预算增益仿真必后，增益预算曲线就出现了，这是因为预算增益仿真必后，增益预算曲线就出现了，这是因为预算增益仿真必须明确指定频率

42、，这里只有唯一的频率须明确指定频率，这里只有唯一的频率须明确指定频率，这里只有唯一的频率须明确指定频率，这里只有唯一的频率2.14GHz2.14GHz，也就是频，也就是频，也就是频，也就是频率数组中的第率数组中的第率数组中的第率数组中的第1 1个，故个，故个，故个，故00是必须的。是必须的。是必须的。是必须的。预算增益仿真结果预算增益仿真结果预算增益仿真结果预算增益仿真结果预算增益仿真结果预算增益仿真结果预算增益仿真结果预算增益仿真结果 修改修改修改修改变变变变量量量量VARVAR控件中的控件中的控件中的控件中的变变变变量量量量值值值值：G5=G5=2424，RF_pwr=RF_pwr=-32

43、-32，再次仿真，并与前次仿真比，再次仿真，并与前次仿真比，再次仿真，并与前次仿真比，再次仿真，并与前次仿真比较较较较，图图图图片片片片见见见见下下下下页页页页。我我我我们们们们将两次仿真的将两次仿真的将两次仿真的将两次仿真的结结结结果在一个果在一个果在一个果在一个图图图图中表示出来，可以清中表示出来，可以清中表示出来，可以清中表示出来，可以清楚地看到接收机在楚地看到接收机在楚地看到接收机在楚地看到接收机在VGAVGA增益最大和最小的情况下整机增益的增益最大和最小的情况下整机增益的增益最大和最小的情况下整机增益的增益最大和最小的情况下整机增益的分配情况。分配情况。分配情况。分配情况。两次预算增

44、益仿真结果比较两次预算增益仿真结果比较两次预算增益仿真结果比较两次预算增益仿真结果比较两次预算增益仿真结果比较两次预算增益仿真结果比较两次预算增益仿真结果比较两次预算增益仿真结果比较接收机的下变频分析接收机的下变频分析 通通通通过过过过这这这这次次次次仿仿仿仿真真真真，我我我我们们们们将将将将看看看看到到到到接接接接收收收收机机机机是是是是如如如如何何何何将将将将射射射射频频频频信信信信号号号号的的的的频频频频谱谱谱谱搬搬搬搬移移移移到到到到零零零零频频频频的的的的，也也也也就就就就是是是是接接接接收收收收机机机机的的的的频频频频域域域域响响响响应应应应特特特特性性性性。这这这这里里里里使使使

45、使用用用用的的的的是是是是谐谐谐谐波波波波平平平平衡衡衡衡仿仿仿仿真真真真（Harmonic Harmonic Balance Balance SimulationSimulation，HB HB SimulationSimulation）。）。）。）。l l接收机输入端的交流功率信号源：接收机输入端的交流功率信号源：接收机输入端的交流功率信号源：接收机输入端的交流功率信号源：频频频频率率率率：2140MHz2140MHz，电电电电平平平平：-108dBm-108dBm（为为为为与与与与后后后后噪噪噪噪声声声声分分分分析析析析中中中中的下变频比较，该处也采用的下变频比较，该处也采用的下变频比较

46、，该处也采用的下变频比较，该处也采用-108dBm-108dBm的电平）的电平）的电平）的电平）l l本地振荡器也改用交流功率信号源。本地振荡器也改用交流功率信号源。本地振荡器也改用交流功率信号源。本地振荡器也改用交流功率信号源。频率：频率：频率：频率：1822MHz1822MHz，电平：，电平：，电平：，电平：-20dBm-20dBm。l l中频放大器增益：中频放大器增益：中频放大器增益：中频放大器增益：G5G5：66dB66dBl l输入、输出端编辑输入、输出端编辑输入、输出端编辑输入、输出端编辑 通通通通过过过过菜菜菜菜单单单单【InsertInsert】【Wire/Pin Wire/P

47、in LabelLabel】设设设设置置置置输输输输入入入入、输出端，输出端，输出端，输出端，分别命名为分别命名为分别命名为分别命名为VinVin、Vout_iVout_i和和和和Vout_qVout_q。下变频仿真元件参数设置下变频仿真元件参数设置下变频仿真元件参数设置下变频仿真元件参数设置HB controller HB controller 参数设定参数设定参数设定参数设定 在在在在电电电电路路路路图图图图中插入中插入中插入中插入HB controllerHB controller，并，并，并，并进进进进行行行行频频频频率率率率设设设设定。注意定。注意定。注意定。注意HBHB仿真中仿真中

48、仿真中仿真中为为为为了能了能了能了能够够够够正确正确正确正确进进进进行非行非行非行非 线线线线性分析，性分析，性分析，性分析，HB controllerHB controller中中中中的的的的频频频频率率率率变变变变量必量必量必量必须须须须和原理和原理和原理和原理图图图图中的信号源中的信号源中的信号源中的信号源频频频频率相一致，如果有多率相一致，如果有多率相一致，如果有多率相一致，如果有多个个个个频频频频率需要率需要率需要率需要设设设设定，定，定，定，Freq1Freq1必必必必须须须须是是是是输输输输出功率出功率出功率出功率电电电电平最高的信号源。平最高的信号源。平最高的信号源。平最高的信

49、号源。所以所以所以所以这这这这里必里必里必里必须须须须是本振是本振是本振是本振频频频频率，率，率，率，OrderOrder指的是指的是指的是指的是谐谐谐谐波个数。波个数。波个数。波个数。HB HB controllercontroller的参数的参数的参数的参数设设设设定如下定如下定如下定如下页页页页所示。所示。所示。所示。Simulation-HBSimulation-HB元件面板元件面板元件面板元件面板接收机下变频仿真电路图接收机下变频仿真电路图接收机下变频仿真电路图接收机下变频仿真电路图接收机的下变频功率谱仿真结果接收机的下变频功率谱仿真结果接收机的下变频功率谱仿真结果接收机的下变频功率

50、谱仿真结果 从仿真结果中可以看到接收机对输入信号的下变频作用。从仿真结果中可以看到接收机对输入信号的下变频作用。从仿真结果中可以看到接收机对输入信号的下变频作用。从仿真结果中可以看到接收机对输入信号的下变频作用。射频输入信号的频谱从射频输入信号的频谱从射频输入信号的频谱从射频输入信号的频谱从2.14GHz2.14GHz的载频的载频的载频的载频被搬移到了被搬移到了被搬移到了被搬移到了318MHz318MHz的的的的中频中频中频中频。接收机的相位噪声分析接收机的相位噪声分析 这一部分将在本振中设定一组相位噪声，然后用谐波平这一部分将在本振中设定一组相位噪声，然后用谐波平这一部分将在本振中设定一组相