收發(fā)信機(jī)的ADS系統(tǒng)仿真

收發(fā)信機(jī)的ADS系統(tǒng)仿真TransceiverSystemSimulation(WithAds)摘要：使用諸如濾波器、放大器、混頻器等行為級(jí)的功能模塊搭建收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)。運(yùn)用s參數(shù)仿真、交流仿真、諧波平衡仿真、瞬態(tài)響應(yīng)仿真等仿真器對(duì)收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)的各種性能參數(shù)進(jìn)行模擬檢測(cè)。進(jìn)行仿真的收發(fā)信機(jī)方案：零中頻接收機(jī)方案，外差式接收機(jī)方案，外差式發(fā)射機(jī)方案。Abstract:UsefunctionmodulelikeWavefilter、AmplifierandMixerbuildTranseeiversystem.。Usethesparametersimulates、exchangesimulates、harmonicbalancesimulates、thetransientisrespondedtosimulateSimulatedetectingthefunctionisparametricofthetranseeiversystemoTransceiverthatbeinprogresssimulatingscheme:Zerointermediatefrequencyreceivers,Outsideinsertstylereceiver,OutsideinsertstyleX-mitter,關(guān)鍵詞：收發(fā)信機(jī)，模擬檢測(cè)，方案。Keyword:Transeeiver,Simulatedetecting,Scheme.―、零中頻接收機(jī)仿真P_|rDMRF.xiimHinr1OhmFYiPihGWR3■Zanii-GsrF-El][idii|.□)勺I亠e>4i|BBJi丘]>[111111D.lSETlEFTIFu?i?iT5P.Hrn'ipnv-3DP.-1-lr.■[ixiv-9tE-RRltoJ-DIt￡-FitlrtiiHh I."ikv-adeP_|rDMRF.xiimHinr1OhmFYiPihGWR3■Zanii-GsrF-El][idii|.□)勺I亠e>4i|BBJi丘]>[111111D.lSETlEFTIFu?i?iT5P.Hrn'ipnv-3DP.-1-lr.■[ixiv-9tE-RRltoJ-DIt￡-FitlrtiiHh I."ikv-adeFlmwinii?Ri.isiTi^S^ida|n.'3D：iMF70Ri*i3-Ptnaa'HinA-LEXFMILQieLFPJZh—ietiM-LFFI■pil■丄IQ2P.MJJ{ianx3dE-F!°直■*■[][]iiE-■士TM~lr_■士[iTElIE-€>.■xr^dtai.■j.rs^n^[ftniiii|ra.a：il?[nt]||DD：l::亠口3Q_r.mfsl-^I>1Hktv-2」3口Em1BlPUH_3LtWnH秋EF!匚□rwCsr>*Kt][i[iii|in.D；i3-i■■*-[kIbi|DD；i□/3[T|P-IF-|_甲JZh?i口harLFF2A.■rrxltai??M=31^2ixApKiaii0p：i3-1i亠口11||口.口：1*=皿亠[011i|DXI：iNF*lb[￡>?L~4口Im「■nfiHktv-3T!Cl[idilli.CTiVFi口-M~l*r1、 仿真原理圖(上圖)2、 射頻前端參數(shù)設(shè)置最前端的微波帶通濾波器采用4階切比雪夫通帶濾波器，中心頻率為2140MHz,3dB帶寬為80MHz，止帶寬為400MHz，期望能夠得至【」-25dB的帶外衰減。另外，通帶波紋為0.1dB，插入損耗為-1dB。LNA的增益為21dB，噪聲系數(shù)為2dB,故我們將所選的Amplifier設(shè)置為S21=dbpolar(21,180),NF=2dB。射頻前端仿真模塊圖BPF_ChebyshevrEPF?Fcente[^2140MHzBPF_ChebyshevrEPF?Fcente[^2140MHzBWpass=80MHzApass=3dBRipple=0.1dBBWstop=4OOMHzAstop=25dBN=4IL=1dBAmpl幣AMP1S21=dbpolar(21,180)S11=polar(0,0)S22=polar[U,18O)S12=0NF=2dB3?混頻部分參數(shù)設(shè)置下變頻部分的混頻器選用System-Amps&Mixerpalette中的behavioralMixer，注意不要錯(cuò)選成Mixer2，它是用來(lái)進(jìn)行非線(xiàn)性分析的，而Mixer才是用來(lái)進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換的。將混頻器的邊帶設(shè)為L(zhǎng)OWER，增益為10dB，NF為13dB。本振在Sources-FreqDomainpalette選一電壓源，由于接收機(jī)中頻為0，故本振頻率應(yīng)和輸入信號(hào)頻率一致，這里設(shè)為變量LO_freq，可以用VAR很方便的進(jìn)行賦值，輸出電壓設(shè)為1V。由于要將接收信號(hào)分為同相和正交兩路，所以本振信號(hào)也要分為兩路，一路直接和接收信號(hào)混頻，一路先經(jīng)移相器移相90°，再進(jìn)入混頻器混頻，所以還要用到移相器和功率分離器，它們都可以從System-Passivepalette中找到的?；祛l部分各仿真模塊圖MxtrMIX'SdeBand=LOWERCorr/Gan=dbpolar(10,0iS11=polar(0,0)S22=polar(0,ia0)S33=0NF=13dB*TV_1Tliic化產(chǎn)C1VyV=polar(1.0)V_TFreq=LO_zreqMHzPwrSplit2PWR2S21=1Pnase-Shiftsh/L—專(zhuān)PwrSplit2PWR2S21=1Phase=90.ZRef=50.Ohm模擬基帶部分參數(shù)設(shè)置接下來(lái)的模擬基帶部分分兩條支路，每條都由一個(gè)信道選擇低通濾波器和基帶放大器級(jí)聯(lián)而成。信道選擇濾波器采用5階切比雪夫低通濾波器，通帶波紋為O.OldB,-3dB頻率轉(zhuǎn)折點(diǎn)為1.92MHz，止帶截點(diǎn)頻率為5MHz，期望得到36dB的鄰道衰減?；鶐Х糯笃鞯脑鲆嬖?~66dB之間可調(diào)，所以也設(shè)為變量G5，NF為15dB。最后在基帶輸出端加入端口Term2和Term3。模擬基帶部分仿真模塊圖LPFChebyshevLPF?FpassFl.92MHz/^assF3dBRipple=0.01dBFstop=5MHzAstop=36dBVGA1E21=dbpolar(G5,0)S11=polar(Op)S22=polar(0,180)S12=0NF=15dBTermTernn2Nuhf2Z^OOhmLPFChebyshevLPF?FpassFl.92MHz/^assF3dBRipple=0.01dBFstop=5MHzAstop=36dBVGA1E21=dbpolar(G5,0)S11=polar(Op)S22=polar(0,180)S12=0NF=15dBTermTernn2Nuhf2Z^OOhmFlTermTernri3Nuhf3Z=^0OhmLPF_ChebyshevLPF2Fpass^l.92MHzApass^3dBRipple=0.01dBFstop=5MHzAstop=36dBS-PAR^METERSS_ParamSP1Start=1.0GHzStop=3.0GHzStep=1OMHzIermTermlNum=TZ=50OhmAmplifier■W1S21=dbpolar(21,180)S11=polartp,0)SSi^polarpJSO)S12=0NF=2dBBPF_ChebyshevBPF?Fcerter=2140MHzBV\^aas=0OMHzApa￡E=3dBRipple=Q,1d0BWstop=400MHzAatop=25dB忖=4IL=1dBAmplifierVG起S3仁dbpolar(G5,0)~_&1仁polarfOP) 士￡22=polarP,ieO)S12=0NF=15dB接收機(jī)頻帶選擇性仿真我們使用S參數(shù)仿真進(jìn)行接收機(jī)的系統(tǒng)選擇性分析。首先是接收機(jī)的頻帶選擇性分析，S_parameterSimulationController設(shè)置為從1GHz到3GHz以10MHz為步進(jìn)進(jìn)行仿真。接收機(jī)的頻帶選擇性仿真結(jié)果（1）接收機(jī)在頻帶選擇濾波器的中心頻率擁有20dB的最大增益,也就是LNA

的增益減去微波帶通濾波器的插入損耗。在偏離中心頻率70MHz處可得到mlfreq=2.140GHz25dBmlfreq=2.140GHzFT14indDelta=-7.000E7depDelta=-25.583deltamadeON〔二一巳巴電-rrrirrA'■/-1——-〔二一巳巴電-rrrirrA'■/-1——-一-11111111111〔〔&⑷mpn-5nIn■.a□2.3_口II2--h-2.接收機(jī)的頻帶選擇性仿真結(jié)果（2）接收機(jī)射頻前端的接收帶寬為6MHz，和WCDMA系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)終端下行鏈路的要求是相吻合的，而且通帶內(nèi)的波動(dòng)不超過(guò)0.125dB。

接收機(jī)信道選擇性仿真信道選擇功能主要由中頻濾波器完成，對(duì)于這里的直接下變頻方案就要靠基帶低通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，我們接下來(lái)進(jìn)行信道選擇性的仿真。仿真的電路圖就是整個(gè)系統(tǒng)的原理圖。信道選擇性仿真中的S_parameterSimulationController設(shè)置需要注意的是要對(duì)S_parameterSimulationController的Parameters欄進(jìn)行設(shè)置，啟動(dòng)ACfrequencyconversion，并將S-parameterfreq.conv.port設(shè)為1端口。信號(hào)源和VAR設(shè)置

P1ToneRF_sourceNum=1Z=50OhmP1ToneP=polar(dbmtow(RF_pwr)sO)Freq=RF_freqMHzVARVAR1RF_freq=2140LO_freq=2140G5=6GRF_pwr=-108我們以一個(gè)交流功率源模擬從射頻輸入端的天線(xiàn)雙工器輸出的接收信號(hào)，輸入功率和信號(hào)頻率在VAR中賦值，這里用的是接收機(jī)所能接收的最低信號(hào)電平-108dBm，因此將基帶VGAVARVAR1RF_freq=2140LO_freq=2140G5=6GRF_pwr=-108m2freq=2.140GHz北(ch前riEl_SElEC；ti￥時(shí)2._S(乙1))=96DMDD15n/y/IIIm2freq=2.140GHz北(ch前riEl_SElEC；ti￥時(shí)2._S(乙1))=96DMDD15n/y/IIII1111〔二匕口>pa一留3ml2.1052.1352.02.13S2.1392.1U2.U12.1K:t-eq.GHzmlfreq=2.139GHzd日m侶⑵⑴日閃円陰m4rdDelta=5.OOOE6depDelta=-4g.3S6deltamodeONm3indDeltadepDelt;deltamo接收機(jī)信道選擇性仿真結(jié)果（2）從圖中可以看到，中心頻率2.14GHz處的增益為96dB,為系統(tǒng)的最大增益；鄰道抑制達(dá)到了49.4dB，優(yōu)于設(shè)計(jì)目標(biāo)；通頻帶寬為3MHz,—般接收的信息都集中在離中心頻率2MHz的范圍內(nèi)，因此不會(huì)導(dǎo)致接收到的信號(hào)產(chǎn)生較大的失真；通帶內(nèi)的波動(dòng)不大于0.15dB。接收機(jī)系統(tǒng)預(yù)算增益仿真通過(guò)這個(gè)仿真我們將看到系統(tǒng)總增益在系統(tǒng)各個(gè)部分中的分配情況。預(yù)算增益仿真在諧波平衡分析以及交流分析中都可以進(jìn)行，但如果在交流仿真

中進(jìn)行的話(huà)，混頻器不能是晶體管級(jí)的。因?yàn)檫@里進(jìn)行的是行為級(jí)仿真，混頻器的非先性特征是已知的，所以我們就用交流分析來(lái)進(jìn)行仿真。接收機(jī)系統(tǒng)預(yù)算增益仿真參數(shù)設(shè)置⑴ACSimulationController頻率欄設(shè)為Singlepoint，頻率為2.14GHz，Parameters欄中的EnableACfrequencyconversion和Performbudgetdimulation都要激活。ACAC1FreqConversion=yesOutputBudgetlV=yesFreq=2.14GHz兩次仿真的VAR設(shè)置T3TEqnVARVAR2T3TEqnVARVAR2RF_freq=2140LO_freq=214DG5=24RF_pwr^32VAR1RF_freq=2140LO_freq=2140G5=B6RF_pwr—108仿真會(huì)在接收機(jī)總增益最大和最小兩種情況下進(jìn)行以得到較為全面的分析結(jié)果。當(dāng)VGA增益為最大值66dB時(shí)，信號(hào)源的功率電平為接收機(jī)的靈敏度-108dBm（已考慮了天線(xiàn)雙工器的損耗），反之，當(dāng)VGA的增益最小時(shí)，信號(hào)源應(yīng)輸入接收機(jī)所能接收的最大功率。這些參數(shù)的變化都要在VAR中反映出來(lái)。預(yù)算增益方程

MeasEqnBudPathbudget_path=［"RF_sourse.t1"."BPFI.t2\''AMP1.i2；TWt2；''MIX1^^''AMP^.^V'Ter^.tl1預(yù)算分析還有兩項(xiàng)很重要的設(shè)置是預(yù)算路徑設(shè)定和建立預(yù)算增益方程。這項(xiàng)內(nèi)容可以在仿真的下拉菜單中找到，選擇好輸入端RF_source和輸出端Term2（因?yàn)镮/Q兩支路的增益分配完全相同，故任意仿真其中的一條即可），點(diǎn)擊Generate和Highlight就可設(shè)置好預(yù)算路徑，同時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)生成預(yù)算增益方程BudGaincomponent設(shè)置BudGainBudGainBudGain1BudGain1=bud_gsinC?50.0,,budget_path〕最后我們從Simulation-ACpalette中選出BudGaincomponent，將其設(shè)置為如圖即可。請(qǐng)注意“，”的個(gè)數(shù)。進(jìn)行預(yù)算增益仿真進(jìn)行仿真后我們將Y軸設(shè)為BudGain，但圖中并沒(méi)有任何曲線(xiàn)生成，而如果在Y軸的BudGain后鍵入［0］后，增益預(yù)算曲線(xiàn)就出現(xiàn)了，這是因?yàn)轭A(yù)算增益仿真必須明確指定頻率，這里只有唯一的頻率2.14GHz,也就是頻率數(shù)組中的第1個(gè)，故［0］是必須的。我們將兩次仿真的結(jié)果在一個(gè)圖中表示出來(lái)，可以清楚地看到接收機(jī)在VGA增益最大和最小的情況下整機(jī)增益的分配情況。預(yù)算增益仿真結(jié)果（1）

Uorri卩oriGrt預(yù)算增益仿真結(jié)果(2)我們也可以把結(jié)果用表格的形式表示出來(lái)。freqSudGain!...rse.M...F1I2...P1.I2...R2.t2...1X112...P2.t22,140...-7,94.,.-1,0002000020,00030,000S6.00096,000gainJest2,.BudGain1ii,rse.tl.?F1t2...P1.I2,,R2t2.,1X112,..P2,t2.m2t12.140..,-7.94.,,■1.00020.00020.00030.00054.00054.000一p.EGgrlQ曾?！獏[宮

一p.EGgrlQ曾兀—匸宮

O」匚oaopnm接收機(jī)的下變頻分析通過(guò)這次仿真我們將看到接收機(jī)是如何將射頻信號(hào)的頻譜搬移到零頻的，也就是接收機(jī)的頻域響應(yīng)特性。這里使用的是諧波平衡仿真(HarmonicBalanceSimulation，HBSimulation)，我們?cè)诮邮諜C(jī)輸入端插入一個(gè)載頻為2140MHz，電平為-40dBm的交流信號(hào)作為信源，同樣的，本地振蕩器也使用交流功率信號(hào)源。另外需要對(duì)輸入、輸出端進(jìn)行編輯，分別命名為Vin、Vout_i和Vout_q。HBcontroller參數(shù)設(shè)定HARMONICBALANCEHARMONICBALANCEHarmonicBalanceHB1Freq[1]=LO_freqMHzFreq[2]=RF_freqMHzQrder[1]=3Order[2]=3然后插入HBcontroller,如圖進(jìn)行頻率設(shè)定。注意HB仿真中為了能夠正確進(jìn)行非線(xiàn)性分析，HBcontroller中的頻率變量必須和原理圖中的信源頻率相一致，如果有多個(gè)頻率需要設(shè)定，F(xiàn)req⑴必須是輸出功率電平最高的信源。所以這里必須是本振頻率，Order指的是諧波個(gè)數(shù)。射頻輸入信號(hào)和基帶輸出信號(hào)的頻譜曲線(xiàn)仿真結(jié)果顯示在圖中，可以看到接收機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的下變頻作用，射

頻輸入信號(hào)的頻譜從2.14GHz的載頻被搬移到了零中頻，并且I/Q兩路基帶信號(hào)都得到了大約62dB左右的增益。接收機(jī)傳輸信號(hào)的瞬態(tài)分析瞬態(tài)仿真參數(shù)設(shè)置在電路圖中插入Transientsimulationcontroller，然后進(jìn)行設(shè)置。將仿真時(shí)間StopTime定為1000nsec，仿真的步進(jìn)MaxTimeStep設(shè)為1nsec，這樣的步進(jìn)足夠小了。另外，我們?cè)谳斎攵溯斎胍粋€(gè)CDMA下行鏈路信號(hào)，輸入功率為-32dBm，載頻為2140MHz，將本振輸出功率定為-20dBm。這些參數(shù)均可以很方便的在VAR中進(jìn)行設(shè)置。TRANSIENTTranTRANSIENTTranTraniStopTinne=1000nsecMa^TimeStep=1nsec霜㈣VAR1RF_freq=2140LO」req=2140G5=24RF_pwr—32LO_pwr=-20輸入輸出信號(hào)的時(shí)域特性□E口.1口工口口□E口.1口工口口□.+ D.6D.T口呂□￡■｛口ItTie,IftC：仿真后在數(shù)據(jù)顯示窗口中我們打開(kāi)輸入信號(hào)和兩支路輸出信號(hào)的時(shí)域圖象，輸入的CDMA信號(hào)是以2140MHz為載頻的幅度隨機(jī)變化的信號(hào)；輸出信號(hào)明顯已處于零中頻，而且可以看出，I支路信號(hào)與輸入信號(hào)同相，Q支路信號(hào)則與之有一定的相位差。時(shí)域特性轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域特性接下來(lái)，我們把時(shí)域特性曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換到頻域。選擇TraceOptions，然后將TraceExpression設(shè)定為：dbm(fs(???),)這里使用了函數(shù)fs()，即傅立葉變換，并將數(shù)據(jù)用dbm表示，另外，將TraceType設(shè)置為Spectral，圖象如下所示。與前面用諧波平衡進(jìn)行的頻域分析所得的圖象相比，基帶輸出的信號(hào)電平相差有1dB左右，畢竟這里的圖象是通過(guò)有限的時(shí)域信號(hào)特性轉(zhuǎn)換而來(lái)的，如果瞬態(tài)仿真的時(shí)間越長(zhǎng)，得到的信號(hào)時(shí)域特征越多，則傅立葉變換后得到的圖象與頻域分析的結(jié)果就越接近。傅立葉變換后的頻域圖形曲線(xiàn)-33-ED--im-133-140--佃-□mlfreq=2.14OGHzdbrTii：：f3：：RS)>.35.4231口苗 jj asIfBIraq.GHem2fre-q=O.LiLiOOHz-33-ED--im-133-140--佃-□mlfreq=2.14OGHzdbrTii：：f3：：RS)>.35.4231口苗 jj asIfBIraq.GHem2fre-q=O.LiLiOOHzdt. ut_i：i>20.314gJon一巴EW-m□!□ 15Z12S3 25ir^q.GHzrri3freq=i：iJ：ii：iOLiHzd i」i=q；［F2：2匸|白匚|二、外差式接收機(jī)仿真電路原理圖1、仿真原理圖-Fir--iFAnra.?1=JM1=1FJlcrttRF^scLmcIJuvn"1?-r?■■.I_—1-Fir--iFAnra.?1=JM1=1FJlcrttRF^scLmcIJuvn"1?-r?■■.I_—1-1■"I1

rp- l_FrartShiHSML'PSi1丄Ph□?初哋--RlCnnjnines-■ 1- - ■ ■ JULlfl] -啟軌豐尹初憐啊■■昭fB 子亍嚴(yán)叭同]]H^ . . .ZdB-LpiRflf^SD.■Ofan■ - ■ --. . . .■*Q9I至rynp'p'…，1 |x^■峠.-....上仃廠(chǎng)廣::El§■FJTftrtfe""''■1?h^jni"! Zt5DOhm'用“山.機(jī)$hrf's'rUrSJllZFW.R1Ms-sr■a?*521-1MJX2：S31-1Sxk&Did^LOtftER,,feonu■由n-di?Dkritl!)j])￡11-p^lnr^lj￡l)SZ^pdaigi.ISO)-?PrrijiL0ns-5.--.NF-13dBRlRMDOwiHPr_Lhabws|-i-ii-Fddirtbr±314MHs'h、?RFjpaMuMi!■XipaErfdlB?.01dU.jfi￡taj：33dB'ri=d■■ ■■-血7卅伽-.jafP31器I佝EJ■軒御帕即':SiAM-(JFzIFdn電路原理圖說(shuō)明先簡(jiǎn)單介紹接收機(jī)仿真所用的電路原理圖，整個(gè)方案結(jié)構(gòu)和零差式基本相同，區(qū)別在于輸出信號(hào)不再是零頻的基帶信號(hào)，而是中頻信號(hào)，這里我選擇中頻為318MHz。相應(yīng)的本振頻率要改為1822MHz；仍通過(guò)下變頻部分將信號(hào)分為I/Q兩路，混頻器后面不再是基帶處理而是中頻處理部分，而是采用切比雪夫5階帶通濾波器進(jìn)行信道選擇，具體參數(shù)見(jiàn)圖；簡(jiǎn)單起見(jiàn)中頻放大器設(shè)置和零中頻方案保持一致。BPF_Cheby5heYBPF4Fcenter=318MHzEWpaEE=5MHzApass=3dBRipple=0.01dBBWstop=40MHzAsicip=35dBN=52、相位噪聲分析這一部分將在本振中設(shè)定一組相位噪聲，然后用諧波平衡分析的方法進(jìn)行仿真，在輸出端觀察相位噪聲的情況，另外也會(huì)順便給出外差式接收機(jī)的頻譜特性。OSCwPhNoise的參數(shù)設(shè)置輩 OSCwPhNoiser oscizSFreq=LO_freqMHzP=dtimtow(O)Rout=50OhmPhaseNoise=list(WHz-2OdB,100Hz,-40dB,1KHz.-60dB,10KHz-80dB)為進(jìn)行相位噪聲仿真需要專(zhuān)門(mén)的本振源，在Source-FredDomainpalette中找到帶有相位噪聲的本振源OSCwPhNoise，需要設(shè)定的參數(shù)包括本振頻率、輸出功率、輸出阻抗和相位噪聲分布，其中最后一項(xiàng)用列表形式給出。HB噪聲仿真器參數(shù)設(shè)置在Simulation-HBPalette中選擇HBnoisecontroller插入電路圖，對(duì)HBnoisecontroller進(jìn)行設(shè)定，在Freqtab中設(shè)定噪聲分析的范圍和步進(jìn)，和OSCwPhNoise的參數(shù)設(shè)置相一致，從10Hz到10kHz,用log形式，每個(gè)數(shù)量級(jí)仿真5個(gè)點(diǎn)。在Nodestab選擇Vout_i和Vout_q為噪聲測(cè)量管腳。在PhaseNoisetab中設(shè)定相位噪聲的形式，為PhaseNoisespectrum，將噪聲的載頻定為318MHz，和輸出中頻一致。最終的設(shè)置結(jié)果見(jiàn)圖。HBNOISECONTROLLERNoiseConNC1NLNoiseStart=10NLNoiseStop=10.0kHzNLNoiseDec=5CarrierFreq=318MHzPhaseNois&=PhasenoisespectrumNoiseNode[1]=Vout_iNoiseNode[2]=Vout_q對(duì)HB噪聲仿真器的說(shuō)明HB噪聲仿真器必須和HBsimulationcontroller搭配使用，它可獨(dú)立于simulationcontroller很方便的進(jìn)行所有噪聲的測(cè)量，而且可以使用多個(gè)HBnoisecontroller同時(shí)進(jìn)行不同噪聲的測(cè)量，而且在這種情況下只需一個(gè)simulationcontroller即可。HBcontroller參數(shù)設(shè)置酸HARMONICBALANCEHarmonicBalanceHB2MaxOrder=4Freq[1]=RF_freqMHzFreq[2]=LO_freqMHzOrder[1]=3Order[2]=3Noisecon[1]="NC1"NoiseConMode=yes最后加入HBcontroller，將頻率參數(shù)設(shè)置為射頻輸入頻率和本振頻率，這里注意不需要設(shè)置中頻頻率，默認(rèn)的諧波階數(shù)和混頻最大階數(shù)將自動(dòng)計(jì)算電路中的所有頻率，當(dāng)然也包括中頻。然后在NoiseConstab中選擇剛才已設(shè)定好的噪聲仿真器NC1。設(shè)置好的HBcontroller如圖所示。VAR變量設(shè)置

VARVAR1尺尸」neq=2140L0_rneq=1822G5=66RF_pwr=-1OBl_O_卩wr=-203、仿真結(jié)果全部設(shè)置完成后即可進(jìn)行仿真，在數(shù)據(jù)顯示窗口中把 Vout_iphmx、Vout_qphmx、Vout_i和Vout_q分別表示出來(lái)，我們可以看到相位噪聲在接收機(jī)輸出端的分布情況和中頻輸出信號(hào)的頻譜特性。中頻輸出信號(hào)的頻譜特性-imIL-imIL-TTI-j_mJiJL■L」JJTl-1[1':1■iI IEEm2fryq=3-18.0hi1Hzeh dBmi：you-t_ii：i=-12.0UU4、輸出功率對(duì)接收機(jī)性能的影響這小節(jié)，我將討論如何通過(guò)對(duì)本振輸出功率的調(diào)整來(lái)修改接收機(jī)的性能

首先要列出接收機(jī)的中頻輸出功率的測(cè)量方程，因?yàn)檩敵龅男盘?hào)是靠混頻生成的，因此需要用函數(shù)mix來(lái)定義方程，如下所示，式中的｛｝中的-1表變量設(shè)置和中頻輸出功率方程變量設(shè)置和中頻輸出功率方程VARMeasEqnIF_318MHz_outputdbm_out=dBm(mix(V□ut1.1}))VAR1MeasEqnIF_318MHz_outputdbm_out=dBm(mix(V□ut1.1}))RF_frEq=2140LO_freq=1822G5=32RF_pwr=-40LO_pwr=-20因?yàn)镮/Q兩條支路性能基本一致，因此我們只仿真其中的I支路。另外我們把混頻器的PminLO設(shè)為-5，這樣將使混頻器二極管的響應(yīng)顯得更加真實(shí)。變量設(shè)置和測(cè)量方程表示在圖中。HBsimulationcontroller的設(shè)置（1）首先混頻所需考慮的最大諧波階數(shù)Order設(shè)為8,本振的諧波階數(shù)設(shè)定為5,射頻信號(hào)仍為3,因?yàn)樗墓β时缺菊褫敵鲆偷枚?。在Sweep欄中將本振功率定為變量，并將掃描范圍設(shè)定為-30?10dB。HBsimulationcontroller的設(shè)置（2）在Params欄中，將Status設(shè)定為4級(jí)，這意味著仿真將得到更多的結(jié)果,包括噪聲系數(shù)和增益，其它的參數(shù)像FFT中的Oversample和Convergence設(shè)置只有對(duì)大型電路進(jìn)行仿真時(shí)才需要增加，這里使用默認(rèn)值足夠了。HBsimulationcontroller的設(shè)置（3）然后是Noisel和2欄，首先擊活Nonlinearnoise（在1欄的底部），接著將噪聲頻率設(shè)置為中頻318MHz，將輸入頻率設(shè)置為變量RF_freq，并把輸入輸出管腳分別設(shè)置為1和2,注意這要和電路圖中輸入和輸出端的標(biāo)號(hào)保持一致。在2欄中，將theNodefornoiseparameter設(shè)置為Vout并將Includeportnoiseinnodenoisevoltages選項(xiàng)勾掉，因?yàn)榛祛l器的噪聲系數(shù)不需要用到端口噪聲。另外在solver欄中選定UseKrylovsolver就完成了全部參數(shù)的設(shè)定，其它參數(shù)使用默認(rèn)即可。HBsimulationcontroller的設(shè)置（4）琥| 心BALANCE|HarmoriicBalariceHB1MaxOnder=8Freq[1]=LO_tneqMHzFreq[2]=RFZtreqMHzOrder[1]=5Orderl2]=3Status：Level=4NLNQiseMode=yesFreqForNoise=318MHzUseKrylo^^es呂皿即伽r="LO」Mf"Start=-30Stop=10Step=1OthErOutr日匕丘F_pw"仿真狀態(tài)窗口中的仿真結(jié)果檢查好電路圖無(wú)誤后進(jìn)行仿真，在仿真狀態(tài)窗口中，LO輸出功率的每一點(diǎn)掃描都會(huì)有相應(yīng)的仿真結(jié)果寫(xiě)入窗口之中，我們可以看到每一點(diǎn)的噪聲系數(shù)和變頻增益仿真結(jié)果。Status/SuiiLTiiarySo1vingnoiseequati口nw：t口t口丄ex-ance1.0U0U00e-010:NoiseFreq=318MHzNFssb=4.721dBNFdsb=4.721dBCcnwGaLn=61.85dBSimu1ationfinished:dataset"hb_sitilti1wr-i11enin:"D:■■■■■.l.isers'xdefault■■■-.heterodyne_prj■■-.da.ta1.Resourceusage:中頻輸出功率隨本振輸出功率的變化

■4—1OIEqP-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10mlL0_pwr=9.000dbmout=21.810■4—1OIEqP-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10LO_pwr我們來(lái)看一下最終的仿真結(jié)果，首先是中頻輸出隨本振功率的變化，如圖，輸出功率電平開(kāi)始隨本振輸出功率的增加逐漸增大，當(dāng)本振功率大于OdBm之后，輸出功率逐漸穩(wěn)定在22dB左右。整機(jī)增益隨本振功率的變化（1）我們想得到整機(jī)增益隨本振功率的變化曲線(xiàn)，因?yàn)楸菊裨鲆娌⒎欠抡嬷苯涌傻玫降慕Y(jié)果，故要建立方程，可以直接運(yùn)用仿真數(shù)據(jù)顯示窗口中的方程編輯模塊完成此項(xiàng)操作，如下所示：EqnIF_gain=dbm_out-RF_pwr[0]Eqn整機(jī)增益隨本振功率的變化（2）LOpwIFgain-1.00060.3^30.00060.67S1.00060.91S2.00061.1^C3.0Q0612S74.00061"55.00061.5376.00061.6257.00061.7028.000617639.0006i.8iqW.00061,848

整機(jī)增益隨本振功率的變化(3)m2LO_pwr=0LOOOIF_gain=6L810S56055S60_ 454035-30甜-20 -15 -10 -5 0 5 10LO_pwr結(jié)果與輸出功率是相一致的，也是必須有足夠的本振功率輸出才能使增益達(dá)到穩(wěn)定的最大值。接收機(jī)的噪聲系數(shù)隨本振輸出功率的變化（1）m3LOpwr=9r000noisefreq=318.0000MHzplotvs(NFs$btHB.LOpwr)=4724■rr1311T|■30 -2| *I| g?"11II1*115 -20 -T5-W -i1 111!1'r1115 0 5910LO_pwr由圖得，接收機(jī)的噪聲系數(shù)是隨本振信號(hào)增大遞減的，本振輸出達(dá)到OdBm以上時(shí)，它才會(huì)逐漸穩(wěn)定在最小值，使接收機(jī)的噪聲性能達(dá)到最優(yōu)。結(jié)論

由這次仿真可知，要使系統(tǒng)達(dá)到所需的性能指標(biāo)，足夠的本振功率輸出是必須的，但收發(fā)機(jī)的低功耗是其性能中不可忽視的一個(gè)重要方面，這也是在系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)中需要解決的問(wèn)題。三、發(fā)射機(jī)預(yù)算增益仿真1、發(fā)射機(jī)仿真電路原理圖 雄即 雄即.Con^aiin=Ibpol日也gQ) S22=pM3<O：JsSfl)'' ]ITpn^.IF_^S4uiiceNiJm=1Z=9DOhtTi?S2"|v^bpol-5li=n)iai1p.0ij-②吶遠(yuǎn)㈣S12=0 .■Fr*q=lF_fi6qMHr-LOj^ite-Nufn=di? .Z-6DDhin-L?dbmtH^LO^pwr)Fr*^=U3_rV^lBPFCh?&vift?.-uQF百'Fctflt<Ff95D詢(xún)：BWUiS5=8(JMHZApjispBl4Q>■.Rllj^eO.1dB6Wd?F=4MMRzU-1dIB? ?■AniipliMl1?i'AMP?.MqT.hpqi珂典型39l1-p?l*rtpjO)'SKf-p'dfrtpjeO)'S1Z-D'Ap-JIETBSdB[Ripj>l4i!=O：1de■B^UrfecP-4?MHeA5tDp-J5.dD..曰，…?IL?2昭Ttllfi-T-itirmlH-urwZ-ZQOhn仿真電路圖說(shuō)明這里發(fā)射機(jī)的設(shè)