威爾金森功率分配器的功能是將輸入信號等分或者不等分地分配到各個輸出端口,并保 持相同的輸出相位。微帶型功分器的電路結構如圖所示。其中,輸入端的特征阻抗為 Z0 ;
對完成的原理圖進行 S 參數仿真,首先分別在三個端口加入 Term 用來定義 端口并且與地相連。隨后加入 SP 空間設置通帶頻率和步長。完成之后點擊 simulation 進行仿真。在數據觀察窗中加入觀察對象。
由于 S11 表示輸入端口的反射系數,所以增加一個觀測變量 S(1, 1); S21 和 S31 均表示傳輸損耗,所以增加一個觀測變量 S(2, 1); S22 和S33 均表示輸出端口 的反射系數,又由于上下分支呈對稱分布,所以增加一個觀測變量 S(2, 1); S23 表示兩個輸出端口之間的隔離度,所以增加一個觀測變量 S(2, 3)。得到下圖的仿 真結果。
通過對 4.4 中的仿真結果進行分析以及為了更好地實現阻抗匹配,我們需要對 w2 和 lh 進行參數優化。通過對于 VAR 控件的設置,將 w2 和 lh 的定值改為一個范圍,先初步將 w2 的范圍定在 0.7-0.9,將 lh 的范圍設置在 5-20。由于我們需要對 S11,S21,S22,S23 進行仿 真,所以要插入 OPTIM 和四個 GOAL 控件。然后分別輸入技術指標要求的參數范圍,如下圖 所示:
優化結果變化還不是很明顯,然后我們需要點擊按鍵,更新優化后的 w2 和 lh 的 值,優化后 w2 和 lh 的值如圖所示。
仿真之前,我們先要在板圖中加入三個接地端口,這個過程和原理圖仿真相似,然后設 置通帶頻率以及取樣點頻率。完成設置后點擊 Simulation 進行仿真。得到 S11,S21,S22, S23 的結果如下圖所示。通過與技術指標和電路圖的 S 參數仿真圖進行對比,可以發現基本 符合設計要求,板圖沒有產生較大的偏差。理論來說,如果板圖的 S 參數結果不能滿足設計 要求,則需要返回原理圖重新進行變量參數的優化,在進行板圖的生成和仿真,直到滿足設 計要求。
噪聲系數的定義為: F Pno/ Pns,其中 Pno為當系統輸入噪聲溫度在所有頻率上都是 標準溫度 T0 290K時,系統傳輸到輸出端的總噪聲資用功率; Pns為僅由有用信號輸入所
噪聲系數可以分為單邊帶噪聲系數( FSSB mtm, m為混頻器變頻損耗)以及雙邊 帶噪聲系數( FDSB 0.5 mtm)。相比之下可知,由于鏡像噪聲的影響,混頻器單邊帶噪聲
由于混頻器和中頻放大器之和為總噪聲系數,一般只給出總噪聲系數,在厘米波段范圍 內 tm 1,因此可粗略估計整機噪聲為 F0 m(tm FIF1) mFIF。
其值為負分貝數,單位常用 dBc,其物理含義是三階交調功率比有用中頻信號功率小的分貝 數。三階交調功率 P 隨輸入微波信號功率 Ps 的變化斜率變大,而中頻功率 PIF隨 Ps 的變
2. 混頻器內部電路圖的繪制:創建一個新的工程,命名為“MIXER_FENGZHANG”,將設置 好的非線性 NMOS 管模型調入原理圖中。按照 Gilbert 混頻器的設計要求,插入 9 個 NMOS 管,將它們的 Model 都改為 cmosn,表示調用了設置好的 NMOS 管模型。之后就可以按照 原理圖的設計要求,添加相應的原件設置好相應的參數。整個電路分為 3 個部分:
的電路圖。當我們選中混頻器符號并且點擊就可以在混頻器原理圖和實際仿真電 路圖之間進行切換。
在加入觀測值 ConvGain 以顯示混頻器的轉換增益,根據定義公式 ConvGain=abs(dBm(mix(Vout,{-1,1}))-RFpwr),在仿真結果中加入 ConvGain 的觀測值即可,得到如下圖所示,ConvGain=11.931,;在技術指標中指出轉換增益應該大于 10,所以基本符 合技術指標。
本次課程論文我主要針對功分器電路以及混頻器電路進行了學習以及設計,仿真使用的 軟件是 ADS2016 版本。在選題的時候我本著選一個微帶線電路設計以及一個器件設計實驗 的原則,想全方位的鍛煉一下自己的能力。下面我主要想從功分器的設計心得,混頻器的設 計心得以及 ADS2016 的使用心得簡單地談一下我的體會。
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