./混頻器的設(shè)計與仿真設(shè)計題目：混頻器的設(shè)計與仿真學(xué)生__學(xué)院：專業(yè)：指導(dǎo)學(xué)號：日期:20xx12月20日目 錄一、射頻電路與ADS概述319885267991、射頻電路概述 3267992、ADS概述 3二、混頻器的設(shè)計 7TOC\o"1-3"\f\h\u25281.混頻器的基本原理7267992、混頻器的技術(shù)指標(biāo)919885三、混頻器的設(shè)計956661、3dB定向耦合器的設(shè)計990631.1、建立工程984121.2、搭建電路原理圖10279411.3、設(shè)置微帶線參數(shù)11238071.4、耦合器的S參數(shù)仿真12264322、完整混頻器電路設(shè)計17295033、低通濾波器的設(shè)計212950326228四、混頻器性能仿真 23166191、混頻器功能仿真23266711.1、仿真原理圖的建立2355301.2功能仿真2536182、本振功率的選擇2789293、混頻器的三階交調(diào)點(diǎn)分析28101273.1、三階交調(diào)點(diǎn)的測量28222583.2、三階交調(diào)點(diǎn)與本振功率的關(guān)系31158594、混頻器的輸入駐波比仿真3124866五、設(shè)計總結(jié) 33射頻電路與ADS概述射頻電路概述射頻是指超高頻率的無線電波,對于工作頻率較高的電路,人們經(jīng)常稱為"高頻電路"或"射頻〔RF〕電路"或"微波電路"等等。工程上通常是指工作頻段的波長在10m～1mm或頻率在30MHz～300GHz之間的電路。此外,有時還含有亞毫米波〔1mm～0.1mm或300GHz～3000GHz〕等。一方面,隨著頻率升高到射頻頻段,通常在分析DC和低頻電路時樂于采用的基爾霍夫定律、歐姆定律以與電壓電流的分析工具,已不精確或不再適用。分布參數(shù)的影響不容忽略。另一方面,純正采用電磁場理論方法,盡管可以很好的全波分析和計與分布參數(shù)等的影響,但很難觸與高頻放大器、VCO、混頻器等實(shí)用內(nèi)容。所以,射頻電路設(shè)計與應(yīng)用已成為信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。2、ADS概述ADS電子設(shè)計自動化〔EDA軟件全稱為AdvancedDesignSystem,是美國安捷倫〔Agilent〕公司所生產(chǎn)擁有的電子設(shè)計自動化軟件；ADS功能十分強(qiáng)大,包含時域電路仿真<SPICE-likeSimulation>、頻域電路仿真<HarmonicBalance、LinearAnalysis>、三維電磁仿真<EMSimulation>、通信系統(tǒng)仿真<CommunicationSystemSimulation>和數(shù)字信號處理仿真設(shè)計〔DSP〕；支持射頻和系統(tǒng)設(shè)計工程師開發(fā)所有類型的RF設(shè)計,從簡單到復(fù)雜,從離散的射頻/微波模塊到用于通信和航天/國防的集成MMIC,是當(dāng)今國內(nèi)各大學(xué)和研究所使用最多的微波/射頻電路和通信系統(tǒng)仿真軟件軟件。2.1ADS的仿真設(shè)計方法

ADS軟件可以提供電路設(shè)計者進(jìn)行模擬、射頻與微波等電路和通信系統(tǒng)設(shè)計,其提供的仿真分析方法大致可以分為：時域仿真、頻域仿真、系統(tǒng)仿真和電磁仿真；ADS仿真分析方法具體介紹如下：2.1.12.1.22.1.32.1.42.1.52.1.62.1.7

電磁仿真分析<Momentum>

ADS軟件提供了一個2.5D的平面電磁仿真分析功能——Momentum〔ADS2005A2.2ADS的設(shè)計輔助功能

ADS軟件除了上述的仿真分析功能外,還包含其他設(shè)計輔助功能以增加使用者使用上的方便性與提高電路設(shè)計效率。ADS所提供的輔助設(shè)計功能簡介如下：2.2.12.2.22.2.32.2.32.3ADS與其他EDA軟件和測試設(shè)備間的連接

由于現(xiàn)今復(fù)雜龐大的的電路設(shè)計,每個電子設(shè)計自動化軟件在整個系統(tǒng)設(shè)計中均扮演著螺絲釘?shù)慕巧?因此軟件與軟件之間、軟件與硬件之間、軟件與元件廠商之間的溝通與連接也成為設(shè)計中不容忽視的一環(huán)。ADS軟件與其他設(shè)計驗證軟件、硬件的連接簡介如下：2.3.12.3.22.3.32.3.42.3.52.3.6

儀器連接器

儀器連接混頻器的原理在無線通信系統(tǒng)中,混頻器也是一種常見的射頻電路組件,它主要用來對信號進(jìn)行頻率變換。在接收機(jī)中,一般用來對接收機(jī)的射頻信號進(jìn)行下變頻；在發(fā)射機(jī)中,一般用來對中頻信號進(jìn)行上變頻。下面將設(shè)計一個鏡像抑制混頻器,并對他的參數(shù)進(jìn)行仿真。1、混頻器的基本原理混頻器通常被用來將不同頻率的信號相乘,以實(shí)現(xiàn)頻率的變換。它最基本的作用有兩個：上變頻和下變頻。其中上變頻的作用是將中頻信號與本振信號混頻成為發(fā)射的射頻信號,通過天線發(fā)射出去；下變頻器的作用是將天線接收到的射頻信號與本地載波信號混頻,經(jīng)過濾波后得到中頻信號,并送到中頻處理模塊進(jìn)行處理。圖1就是一個平衡混頻器的電離臂,1到3、4端口以與從2到3、4端口都是功率平分而相位差90。。圖1鏡像抑制混頻器的原理假設(shè)射頻信號和本振信號分別從隔離臂1、2端口加入時,初相位都是0。,考慮到傳輸相同的路徑不影響相對相位關(guān)系。通過定向耦合器,加到VD1,VD2上的信號和本振電壓分別為由式1到式4表示： 〔1〕 〔2〕 〔3〕 〔4〕可見,射頻信號和本振信號都分別以π/2相位差分配到兩只二極管上,故這類混頻器稱為π/2型平衡混頻器。由一般混頻電流的計算公式,并考慮到射頻電壓和本振電壓的相位差,可以得到D1中混頻電流為： 〔5〕同樣D2中的混頻電流為： 〔6〕當(dāng)m=±1,n=±1時,利用式〔7〕的關(guān)系,可以求出中頻電流如式〔8〕所示。 〔7〕 〔8〕這樣就可以看出,輸出的中頻信號的頻率是輸入的射頻信號的頻率與本振信號的頻率之差,從而達(dá)到了混頻的目的。2、混頻器的技術(shù)指標(biāo)混頻器主要的技術(shù)指標(biāo)如下：〔1〕、噪聲系數(shù)和等效相位噪聲：它描述了混頻器的噪聲特性,有兩種表現(xiàn)形式,分別為單邊帶噪音系數(shù)和雙邊帶噪音系數(shù)?！?〕、變頻增益：雖然混頻器的輸入信號和輸出信號的頻率不同,但仍然可以利用輸出信號功率與輸入信號功率之比來表示混頻器的增益。〔3〕、動態(tài)X圍：混頻器的動態(tài)X圍是指它正常工作時的輸入信號的功率X圍,超過這個X圍將對信號的增益和頻率成分產(chǎn)生影響?！?〕、雙頻三階交調(diào)與線性度?！?〕、工作頻率：混頻器的工作頻率是指輸入或輸出射頻信號的頻率?！?〕、隔離度：隔離度一般是指混頻器射頻信號輸入端口與本振信號輸入端口之間的隔離特性?！?〕、本振功率：本振功率是指完成混頻功能需要輸入本振信號的功率。三、混頻器的設(shè)計圖1所示的混頻器電路主要由3dB定向耦合器、匹配電路和晶體管組成。1、3dB定向耦合器的設(shè)計1.1、建立工程、運(yùn)行ADS,彈出ADS的主窗口。、選擇[File][NewProject]命令,打開"NewProject"〔新建工程〕對話框,可以看見對話框中已經(jīng)存在了默認(rèn)的工作路徑"c:\users\default",在路徑的末尾輸入工程名為：mixer,并且在[ProjectTechnologyFiles]欄中選擇"ADSStandard:Lengthunilmillimeter",即工程中的默認(rèn)長度單位為毫米,如圖2示。圖2新建mixer工程、單擊[OK]按鈕,完成新建工程,同時打開原理圖設(shè)計窗口。1.2、搭建電路原理圖〔1〕、選擇[File][NewDesign…]命令,在工程中新建一個原理圖。、在新建設(shè)計窗口中給新建的原理圖命名,這里命名為3dB_couple,并單擊工具欄中的[Save]按鈕保存設(shè)計。、在原理圖設(shè)計窗口的元件面板列表中選擇"TLines-Microstrip"元件面板,并從元件面板中選擇3個MLIN和2個MTEE插入到原理圖中。、調(diào)整它們的放置方式,并按照圖3所示的形式連接起來,組成定向耦合器的一條支路。、從"TLines-Microstrip"元件面板中再選擇3個MLIN和2個MTEE插入到原理圖中。圖3定向耦合器的一條支路、按照圖4所示的方式連接剛剛插入的微帶線,形成定向耦合器的另外一條支路,可以看出這兩條支路是對稱的。、從"TLines-Microstrip"元件面板中再選擇2個MLIN插入到原理圖中,作為連接兩個支路的微帶線,并將兩條支路連接起來,如圖5所示。圖4定向耦合器的另一條支路圖5 兩條支路的連接〔8〕、這樣,耦合器的電路結(jié)構(gòu)就完成了,比較圖5和圖1,可以發(fā)現(xiàn)混頻器中耦合器部分與剛剛搭建的耦合器電路結(jié)構(gòu)是相同的。1.3、設(shè)置微帶線參數(shù)通過前面微帶電路設(shè)計的知識可以知道,對于微帶線電路,有兩種參數(shù)：尺寸參數(shù)和電氣參數(shù),下面就分別對這兩種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,具體過程如下。、從"TLines-Microstrip"元件面板列表中選擇一個微帶線參數(shù)設(shè)置控件MSUB,插入到原理圖中。、雙擊MSUB控件,按照下面內(nèi)容進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：H=0.5mm,表示微帶線所在的基板的厚度為0.5mm。Er=4.2,表示微帶線的相對介電常數(shù)為4.2。Mur=1,表示微帶線的相對磁導(dǎo)率為1。Cond=4.1E+7,表示微帶線的電導(dǎo)率為4.1E+7。Hu=15mm,表示微帶線的封裝高度為15mm。T=0.005mm,表示微帶線的金屬層厚度近似為0.005mm。TanD=0.0003,表示微帶線的損耗角正切為0.0003。Rough=0.0001mm,表示微帶線的表面粗糙度為0.0001mm。完成設(shè)置的MSUB控件如圖6所示。圖6完成設(shè)置的MSub控件、耦合器兩邊的引出線應(yīng)是特性阻抗為50歐姆的微帶線,它的寬度W可由微帶線計算工具得到,具體方法是在菜單欄中選擇[Tools][LineCalc][StartLinecalc]命令,在窗口中輸入與MSUB控件中相同的內(nèi)容。、在Electrical中輸入Z0=50、E_Eff=90。,單擊[Synthesize]按鈕,進(jìn)行W、L與Z0、E_Eff間的相互換算,最后得到微帶線的線寬為0.98mm,長度為10.46mm〔四分之一波長〕。、在Electrical中輸入Z0=35、E_Eff=90。,單擊[Synthesize]按鈕,進(jìn)行W、L與Z0、E_Eff間的相互換算,最后得到微帶線的線寬為1.67mm,長度為10.2mm〔四分之一波長〕。、按照下面的內(nèi)容設(shè)置耦合器重各段微帶線的尺寸參數(shù)。TL1、TL3、TL4、TL6的尺寸參數(shù)為：W=0.98mm,表示微帶線寬度為0.98mm。L=2.5mm,表示微帶線的線長為2.5mm。TL2、TL5的尺寸參數(shù)為：W=1.67mm,表示微帶線寬度為1.67mm。L=10.2mm,表示微帶線的線長為10.2mm。③、Teel、Tee4的尺寸參數(shù)為：W1=0.98mm,表示T型微帶線接口1的線寬為0.98mm。W2=1.67mm,表示T型微帶線接口2的線寬為1.67mm。W3=0.98mm,表示T型微帶線接口3的線寬為0.98mm。④、Tee2、Tee3的尺寸參數(shù)為：W1=1.67mm,表示T型微帶線接口1的線寬為1.67mm。W2=0.98mm,表示T型微帶線接口2的線寬為0.98mm。W3=0.98mm,表示T型微帶線接口3的線寬為0.98mm。完成了電氣參數(shù)和尺寸參數(shù)設(shè)置的電路原理圖如圖7所示。、完成了微帶線電路參數(shù)的設(shè)置后,下面就對這個電路進(jìn)行S參數(shù)仿真。。1.4、耦合器的S參數(shù)仿真對耦合器的S參數(shù)仿真主要是為了觀察端口1,2和端口3,4間的S參數(shù),包括S參數(shù)的幅度和相位。、在原理圖設(shè)計窗口中選擇S參數(shù)仿真元件面板"Simulation-S_Param",并選擇終端負(fù)載Term放置在耦合器的4個端口上,分別用來定義4個端口。、單擊工具欄中的[GROUND]按鈕,在電路原理圖中插入四個"地",并按照圖8連接好電路原理圖。圖7完成參數(shù)設(shè)置的微帶線圖8用于S參數(shù)仿真的原理圖、在S參數(shù)仿真元件面板"Simulation-S_Param"中選擇一個S參數(shù)仿真控制器,并插入到原理圖中。、雙擊S參數(shù)仿真控制器,按照下面內(nèi)容設(shè)置參數(shù)：Start=3.2GHz,表示頻率掃描的起始頻率為3.2GHz。Stop=4.4GHz,表示頻率掃描的終止頻率為4.4GHz。Step=50MHz,表示頻率掃描的頻率間隔為50MHz。完成參數(shù)設(shè)置的S參數(shù)仿真控制器如圖9所示。圖9完成參數(shù)設(shè)置的S參數(shù)仿真控制器、單擊工具欄中的[Simulate]按鈕執(zhí)行仿真結(jié)束。、仿真結(jié)束后,系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口,首先在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個關(guān)于參數(shù)的矩形圖和一個關(guān)于參數(shù)的矩形圖,如圖9所示。從圖中可以看出,參數(shù)曲線和參數(shù)曲線在3.8GHz處的值都在-40dB以下,這也就是說耦合器的端口反射系數(shù)和端口間隔離度都可以達(dá)到要求。圖9耦合器的參數(shù)和參數(shù)曲線〔7〕、在數(shù)據(jù)顯示窗口中,插入一個關(guān)于參數(shù)和一個關(guān)于參數(shù)的矩形圖,如圖10所示。從圖中可以看出,1端口到3端口以與從1端口到4端口的都有3dB左右的衰減,這同樣是滿足設(shè)計要求的。圖10耦合器的參數(shù)和參數(shù)曲線、在數(shù)據(jù)顯示窗口中分別插入一個關(guān)于參數(shù)相位和參數(shù)相位的矩形圖,如圖11所示。從圖11中可以看出,相位曲線是線性的,同樣滿足設(shè)計要求。圖11耦合器的參數(shù)相位和參數(shù)相位曲線這樣就完成了3dB定向耦合器的設(shè)計,并且仿真表明,它的參數(shù)完全滿足設(shè)計要求,可以進(jìn)行混頻器電路其他部分的設(shè)計。2、完整混頻器電路設(shè)計完成了3dB定向耦合器的設(shè)計后,就可以加入混頻器的其他部分了,主要包括混頻管和匹配電路。、在電路原理圖中刪除用于S參數(shù)仿真的4個終端負(fù)載。、在原理圖設(shè)計窗口中選擇"Lumped-Components"元件面板列表,并在元件面板中選擇兩個電感L和兩個電容C插入原理圖中。、單擊工具欄中的[GROUND]按鈕,在原理圖中插入兩個"地"。、按照圖12所示的方式,將"地"、電容、電感和定向耦合器連接起來,其中電容和電感是作為匹配電路用的。、從"Devices-Diodes"元件面板中選擇一個二極管模型DiodeM,并插入到原理圖中,按照下面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。圖12加入匹配電路的定向耦合器Is=5.0e-9A,表示二極管的飽和電流為5.0e-9A。Rs=6.0Ohm,表示二極管導(dǎo)通電阻為6.0Ohm。N=1.02,表示二極管的發(fā)射系數(shù)為1.02。Tt=0sec,表示二極管的傳輸時間為0sec。Cjo=0.2pF,表示二極管零偏置節(jié)電容為0.2pF。Vj=0.8V,表示二極管的結(jié)電壓為0.8V。M=0.5,表示二極管的等級系數(shù)為0.5。Bv=10V,表示二極管的擊穿電壓為10V。Ibv=101,表示二極管在擊穿電壓時的電流為101。其他參數(shù)不填,按照默認(rèn)設(shè)置。完成設(shè)置的二極管模型如圖13所示。圖13二極管模型參數(shù)的設(shè)置圖14加入二極管后的電路圖、在原理圖設(shè)計窗口中選擇"Devices-Diodes"元件面板列表,并在面板中選擇兩個Diode插入到原理圖中,將二極管按照圖14所示的方式連接到電路原理圖中。二極管中的Model=DIODEM1說明,二極管的參數(shù)由二極管模型DIODEM1決定。、雙擊原理圖中的電容和電感,分別設(shè)置電容值為0.35pF,電感值為1.66nH,設(shè)置完成的匹配網(wǎng)絡(luò)如圖15所示。圖15、在原理圖設(shè)計窗口中選擇"TLines-Microstrip"元件面板列表,并選擇一個MLIN微帶線插入到原理圖中。、雙擊微帶線,設(shè)置微帶線的長度和寬度分別為W=0.98mm和L=18.6mm。、把微帶線按照圖16的方式連接到電路中,這樣完整的混頻器電路就搭建完成了。圖16完整的混頻器電路3、低通濾波器的設(shè)計由于混頻器輸出的頻率成分中含有其他的高次諧波成分,因此混頻輸出后,需要對信號進(jìn)行濾波才能得到需要的中頻信號,下面設(shè)計中頻濾波器。在工程中新建一個原理圖,命名為"filter_lp"。選擇"Lumped-Components"元件面板列表,在元件面板中選擇3個電感和2個電容,并插入到電路原理圖中。單擊工具欄中的[GROUND]按鈕,在原理圖中插入兩個"地"。按照圖18所示的方式將電容、電感和"地"連接起來。雙擊電路中的電容、電感元件,按照圖17所示的值對它們的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：圖17濾波器電路的結(jié)構(gòu)與參數(shù)設(shè)置從"Simulation-S_Param"元件面板中選擇兩個終端負(fù)載元件,并分別插入到濾波器的輸入輸出端口。單擊工具欄中的[GROUND]按鈕,在原理圖中插入兩個"地",并與終端負(fù)載連接。這樣仿真電路就搭建完畢了,如圖18所示。圖18濾波器仿真電路從"Simulation-S_Param"元件面板中選擇一個S參數(shù)仿真控制器,并按下面內(nèi)容進(jìn)行參數(shù)設(shè)置：Start=0.1GHz,表示頻率掃描的起始頻率為0.1GHz。Stop=4GHz,表示頻率掃描的終止頻率為4GHz。Step=10MHz,表示頻率掃描的頻率間隔為10MHz。完成設(shè)置的S參數(shù)仿真控制器如圖19所示。單擊工具欄中的[Simulate]按鈕進(jìn)行仿真,并等待仿真結(jié)束。仿真結(jié)束后,系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口,在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個關(guān)于參數(shù)的矩形圖,如圖20所示。從圖22中可以看出,這顯然是一個低通濾波器的幅度響應(yīng)。這樣低通濾波器的設(shè)計就完成了,下面開始對混頻器電路進(jìn)行仿真。圖19完成設(shè)置的S參數(shù)仿真控制器圖20濾波器的參數(shù)曲線四、混頻器性能仿真1、混頻器功能仿真現(xiàn)對混頻器的功能進(jìn)行驗證,通過觀察本振信號、輸入射頻信號和輸出中頻信號驗證混頻器的混頻功能。1.1、仿真原理圖的建立首先建立對混頻器進(jìn)行諧波平衡法仿真的電路原理圖,具體步驟如下。新建一個電路原理圖,并以名稱"mixer_hb"保存。將完整的混頻器電路和濾波器電路復(fù)制到新的電路原理圖中,并按照圖21的方式連接起來。選擇"Sources-FreqDomain"元件面板,并在面板中選擇兩個功率源P_1Tone,插入到原理圖中,分別連接在混頻器電路的射頻輸入端和本振輸入端。圖21濾波器與混頻器的連接雙擊兩個功率源,按照下面的內(nèi)容設(shè)置它們的參數(shù)。PORT1的參數(shù)為a、P=dbmtow<RF_pwr>,表示功率源PORT1的輸出信號功率為RF_pwrdBm。b、Freq=RF_freqGHz,表示功率源PORT1的輸出信號頻率為RF_freqGHz。PORT2的參數(shù)為a、P=dbmtow<LO_pwr>,表示功率源PORT2的輸出信號功率為LO_pwrdBm。b、Freq=LO_freqGHz,表示功率源PORT2的輸出信號頻率為LO_freqGHz。完成設(shè)置的功率源如圖22所示圖22濾波器與混頻器的連接圖23VAR控件中的變量單擊工具欄中的[VAR]按鈕,在原理圖中插入一個變量控件,雙擊變量控件,按照下面的內(nèi)容設(shè)置變量與其默認(rèn)值：RF_pwr=-20,表示變量RF_pwr的默認(rèn)值為-20dBm。b、RF_freq=3.8,表示變量RF_freq的默認(rèn)值為3.8GHz。c、LO_pwr=10,表示變量LO_pwr的默認(rèn)值為10dBm。d、LO_freq=3.6,表示變量LO_freq的默認(rèn)值為3.6GHz。完成設(shè)置的VAR控件如圖23所示。選擇"Simulation-HB"元件面板,兵在面板中選擇一個終端負(fù)載插入到原理圖的輸出端。單擊工具欄中的[GROUND]按鈕,在原理圖中插入3個"地",分別連接在3個端口元件的接地端。在工具欄中單擊[InsertWire/PinLables]按鈕,在電路原理圖的輸出端插入一個節(jié)點(diǎn)名稱Vout。這樣就完成了仿真原理圖的建立,如圖24所示。圖24執(zhí)行仿真的電路原理圖1.2、功能仿真建立仿真原理圖完畢,下面進(jìn)行混頻器的功能仿真,具體過程如下。選擇"Simulations-HB"元件面板,并在面板中選擇一個諧波平衡法仿真空著器。插入到原理圖中。〔2〕雙擊平衡法仿真控制器,按下面內(nèi)容對它的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：A、Freq[1]=RF_freqGHz,表示基波頻率[1]的頻率值與射頻信號頻率相同。B、Freq[2]=LO_freqGHz,表示基波頻率[2]的頻率值與本振頻率相同。C、Order[1]=3,表示基波頻率[1]的次數(shù)為3。D、Order[2]=3,表示基波頻率[2]的次數(shù)為3。完成設(shè)置的諧波平衡法仿真控制器如圖25所示。圖25完成設(shè)置的諧波平衡仿真控制器 圖26Vout信號的頻譜單擊工具欄中的[Simulate]按鈕執(zhí)行仿真,并等待仿真結(jié)束。仿真結(jié)束后,系統(tǒng)彈出數(shù)據(jù)顯示窗口,在數(shù)據(jù)顯示窗口中加入一個關(guān)于Vout頻譜的矩形圖,如圖26所示。從圖中可以看出,Vout信號中含有多種頻率成分。在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個關(guān)于索引值Mix的數(shù)據(jù)列表,顯示輸出信號的頻率成分以與對應(yīng)的諧波索引值。如圖27所示。雙擊圖26所示的矩形圖,在彈出的窗口中選擇[PlotOptions]選項卡,在[SelectAxes]項中選擇x軸,取消[AutoScale]選項,并設(shè)置矩形圖中x軸的顯示X圍為0—500MHz,單擊[OK]按鈕確認(rèn)。此時圖中只顯示Vout信號中頻率為0—500MHz的部分,在圖中插入一個標(biāo)記,觀察200MHz頻率分量的功率值,如圖28所示。圖27頻率索引值列表 圖28中頻信號的功率值由于射頻信號幅度為3.6GHz,本振信號幅度為3.8GHz,,因此中頻信號幅度應(yīng)為200MHz,輸出信號的頻率中有這個頻率成分,且功率值為-32dBm左右,這就驗證了混頻器的功能。2、本振功率的選擇混頻器本振功率的值對混頻器的性能有很大的影響,下面就通過仿真分析混頻器輸入本振信號功率的最佳值。雙擊諧波平衡仿真控制器,在參數(shù)設(shè)置窗口中選擇[sweep]選項卡,按照下面的內(nèi)容設(shè)置參數(shù)掃描：Start=1,表示本振信號功率的起始點(diǎn)為1。b、Stop=20,表示本振信號功率的終止點(diǎn)為20。c、Step=1,表示本振信號功率的掃描間隔為1。d、SweepVar="LO_pwr",表示掃描參數(shù)為本振信號功率。完成參數(shù)設(shè)置的諧波平衡法仿真控件如圖29所示。圖29HB控件中設(shè)置參數(shù)掃描圖30中頻信號的最大輸出功率單擊工具欄中的[Simulate]按鈕進(jìn)行仿真,并等待仿真結(jié)束。仿真結(jié)束后,查看輸出信號的頻譜,并在頻率值為200MHz處插入一個標(biāo)記,如圖30所示。從圖30中可以看出,當(dāng)本振頻率為14dBm時,輸出信號中中頻信號的功率值最大,為-21.575dBm。在數(shù)據(jù)顯示窗口中插入一個轉(zhuǎn)換增益的測量方程,轉(zhuǎn)換增益為輸出信號中頻的功率與輸入射頻信號功率的差值,因此方程的內(nèi)容為,如圖31所示。在數(shù)據(jù)顯示窗口中添加一個轉(zhuǎn)換增益與輸入本振信號功率的關(guān)系曲線,如圖32所示。圖31轉(zhuǎn)換增益方程圖32轉(zhuǎn)換增益與本振信號功率的關(guān)系曲線3、混頻器的三階交調(diào)點(diǎn)分析3.1、三階交調(diào)點(diǎn)的測量刪除變量控件中的RF_freq和LO_freq變量,如圖33所示。單擊原理圖設(shè)計窗口工具欄中的[VAR]按鈕,在原理圖中插入一個新的變量控件,并在控件中添加如下變量：IF_freq=RF_freq-LO_freq,表示中頻頻率為射頻頻率與本振頻率之差。RF_freq=3.8,表示射頻頻率為3.8GHz。LO_freq=3.6,表示本振頻率為3.6GHz。fspacing=0.2e-3,表示頻率間隔為200KHz。完成設(shè)置的變量控件如圖34所示。圖33VAR1中的變量圖34VAR2中的變量在原理圖設(shè)計窗口中選擇"Simulation-HB"元件面板,并從面板中選擇一個測量方程控件MeasEqn,插入到電路原理圖中。雙擊測量方程控件,在控件中添加如下幾個測量方程：a、,是測量電路輸入3階交調(diào)點(diǎn)的測量方程,輸出值為電路三階交調(diào)點(diǎn)對應(yīng)的輸入功率值。b、,是測量輸出信號中中頻信號頻率成分的功率值的測量方程。c、,是測量混頻器轉(zhuǎn)換增益的測量方程。d、IP3input=IP3output-ConvGain,是測量混頻器輸出三階交調(diào)點(diǎn)的測量方程。完成設(shè)置的測量方程控件如圖35所示。圖35完成設(shè)置的測量方程控件刪除電路原理圖中第1端口的功率源,并選擇"Sources-FreqDomain"元件面板,從面板中選擇一個Pn_Tone,并按下面內(nèi)容對它的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：Freq[1]=RF_freq-fspacing/2,表示n次諧波功率源的輸出頻率[1]的頻率值為RF_freq-fspacing/2。Freq[2]=RF_freq+fspacing/2,表示n次諧波功率源的輸出頻率[2]的頻率值為RF_freq+fspacing/2。P[1]=dbmtow<RF_pwr>,表示n次諧波功率源的輸出頻率[1]的信號功率值為dbmtow<RF_pwr>。P[2]=dbmtow<RF_pwr>,表示n次諧波功率源的輸出頻率[2]的信號功率值為dbmtow<RF_pwr>。完成設(shè)置的n次功率源如圖36所示。雙擊諧波平衡仿真控制器,在參數(shù)設(shè)置窗口選擇[Freq]選項卡,刪除RF_freq頻率,然后分別添加RF_freq-fspacing/2和RF_freq+