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3.6GHz的ADS设计混频器.pdf

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应用 ADS 设计混频器 1. 概述 图 1 为一微带平衡混频器,其功率混合电路采用 3dB 分支线定向耦合器,在各 端口匹配的条件下,1、2 为隔离臂,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 设射频信号和本振分别从隔离臂 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 D1,D2 上的信号和 本振电压分别为: D1 上电压 v 1-1 t cos( V = ) s 1 s s 2 ) 2 v = V cos( t L L L 1 D2 上电压 v cos( V = s 2 s v L 2 = V L cos( + t L 1-2 t ) s 1-3 ) 1-4 可见,信号和本振都分别以 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: 相位差分配到两只二极管上,故这类混频器称为 2
i 1 t )( = mn , = I mn , exp[ jm ( t s 2 + ) jn ( t L )] 同样,D2 式中的混频器的电流为: i 2 t )( = mn , = I mn , exp[ jm ( t ) s + jn ( t L + 2 )] 当 m ±= ,1 n ±= 1 时,利用 I = I + 1,1 的关系,可以求出中频电流为: + 1,1 2 + ] i = 4 I + 1,1 cos[( t ) s L IF 主要的技术指标有: 1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数); 2、变频增益,中频输出和射频输入的比较; 3、动态范围,这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围; 4、双频三阶交调与线性度; 5、工作频率; 6、隔离度; 7、本振功率与工作点。 设计目标:射频:3.6 GHz,本振:3.8 GHz,噪音:<15。 2.具体设计过程 2.1 创建一个新项目 ◇ 启动 ADS ◇ 选择 Main windows ◇ 菜单-File-New Project,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。
2.2 3dB 定向耦合器设计 ◇ 里面选择类“Tlines-Microstrip” ◇ 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 2 3dB 耦合器 其中 50 ohm 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“Term”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。 结果如下图所示 图 4
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 2.3 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 ◇ 按“F7”仿真。 ,表示从 0.01GHz,扫描到 4GHz。 ◇ 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
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