接收机发射机设计

摘要
随着此刻社会的快速进展，人们对电子产品的要求愈来愈高，因此电子产品不管从制作上仍是从销售上都要求很高。

要制作一个应用性比较好的电子产品就离不开高频电路，大到超级运算机、小到袖珍计算器，很多电子设备都有高频电路。

在以前应用最普遍的是调频接收机，随着科学技术的进展，显现了超外差式调频接收机。

在本次设计中，其目的是取得一个调频接收机机。

在超外差式调频接收机的设计进程中，应将其分为高频放大、混频、本振、中放、限幅、鉴频、低频放大七个部份。

整个电路的设计必需注意几个方面。

选择性好的级，应尽可能靠近前面，因在干扰及信号都不大的地址把干扰抑制下去，成效最好。

如干扰及信号专门大，那么由于晶体管的非线性，将产生严峻的组合频率及其他非线性失真，这时滤除杂波比较困难。

为此，在高级接收机中，输入电路常采纳复杂的高选择电路。

为了使混频和本振别离调到最正确状态，要采纳单独的本振。

总的来讲，设计一部接收机时必需全面考虑，妥帖处置一些彼此牵制的矛盾，专门要抓住要紧矛盾（稳固性、选择性、失真等），才能使得接收机有较好的指标。

1接收机设计
接收机设计中频选择300MHz，输入频率为2176MHz，择相应的本振频率为1876MHz，通过下变频将信号分为I/O两路，混频器后是中频处置，采纳切比雪夫5阶带通滤波器进行信道选择。

接收机部份电路搭建
射频前端的搭建，利用ADS软件制作原理图，设置各项参数，完成射频前端的搭建。

如下所示：
下变频部份电路的搭建，以下图为下变频部份电路结构，采纳混频器Mixer 进行频率转换。

由于要将接收信号分为同相和正交两路，因此本振信号也要分为两路，一路直接和接收信号混频，一路先经移相器移相90︒，再进入混频器混频，因此还要用到移相器和功率分离器。

设置相关参数以后，下变频搭建如下：
接下来的中频电路部份分为两条支路，每条都由一份信道选择低通滤波器和中频放大器级联而成。

以下图既是中频放大电路的搭建结果：
至此，接收机电路中的各个组成部份就搭建完毕了。

外差式接收机电路如下：
单击工具栏按钮Simulate，进行仿真。

取得Vout_i和Vout_ipnmx参数曲线如下所示：
本振输出功率对接收机性能的阻碍
第一要列出接收机的中频输出功率的测量方程，因为输出的信号是靠混频生成的，因此需要用函数mix来概念方程，如下所示，式中的{}中的-1表示本振，1表示射频输入，结果即是中频输出。

第一混频所需考虑的最大谐波阶数Order设为8，，本振的谐波阶数设定为5，射频信号仍为3，因为，它的功率比本振输出要低得多。

在Sweep栏中将本振功率定为变量，并将扫描范围设定为30~10dB。

在Params栏中，将Status 设定为4级，这意味着仿真将取得更多的结果，包括噪声系数和增益，其它的参数像FFT中的Oversample和Convergence设置只有对大型电路进行仿真时才需要增加，那个地址利用默许值足够了。

然后是Noise1和2栏，第一击活
Nonlinear noise（在（1栏的底部），接着将噪声频率设置为中频300MHz，将输入频率设置为变量RF_freq，并把输入输出管脚别离设置为1和2，注意这要和电路图中输入和输出端的标号维持一致。

，在2栏中，将the Node for noise parameter设置为Vout并将Include port noise in node noise voltages选项勾掉，因为混频器的噪声系数不需要用到端口噪声。

另外在solver栏当选定UseKrylovsolver就完成了全数参数的设定，其它参数利用默许即可。

本振输出功率阻碍电路图如下所示：
最终的仿真结果，第一是中频输出随本振功率的转变，如图，输出功率电平开始随本振输出功率的增加慢慢增大，当本振功率大于0dBm以后，输出功率慢慢稳固在22dB左右。

整体增益岁本振功率的转变
为了要取得整机增益随本振功率的转变曲线，因此要成立方程。

能够直接运用仿真数据显示窗口中的方程编辑模块完成此操作。

在ADS平台中单击工具栏按钮
Eqn，编辑方程为：IF_gain=dbm_out+40画出IF_gain的仿真曲线，如下所示：
结果与输出功率是相一致的，也是必需有足够的本振功率输出才能使增益达到稳固的最大值。

2发射机设计
发射机的设计方案中将调制和上变频分开，先在较低的中频（）上调制，原理图中就以调制器的输出为发射机射频前端的输入，然后经中频放大器放大（增益为5dB），再将其上变频搬移到发生的载频（2176MHz）上。

发射机电路的搭建
依照方案假想，功率源P1_Tone别离作为输入信号和本振信号。

由于先调制的中频为，载频为2176MHz，因此本振信号频率为。

在ADS中的搭建的发射机原理图如下所示：
发射机的仿真
仿真会在接收机总增益最大和最小两种情形下进行以取得较为全面的分析结果。

当VGA增益为最大值66dB时，信号源的功率电平为接收机的灵敏度108dBm（已考虑了天（线双工器的损耗），反之，当VGA的增益最小时，信号源应输入接收机所能接收的最大功率。

这些参数的转变都要在VAR中反映出来。

预算分析还有两项很重要的设置是预算途径设定和成立预算增益方程。

这项内容能够在仿真的下拉菜单中找到，选择好输入端RF_source和输出端Term2（因为I/O两支路的增益分派完全相同，故任意仿真其中的一条即可），点击Generate和Highlight就可设置好预算途径，同时系统将自动生成预算增益方程。

进行仿真后咱们将Y轴设为BudGain，但图中并无任何，曲线生成，而若
是在Y轴的BudGain后键入[0]后，增益预算曲线就显现了，这是因为预算增益仿真必需明确指定频率，那个地址只有唯一的频率2176MHz，也确实是频率数组中的，第1个，故[0]是必需的。

咱们将两次仿真的结果在一个图中表示出来，能够清楚地看到接收机在VGA增益最大和最小的情形下整机增益的分派情形。

小结
ADS仿真没有效到很具体的电路元件，而是利用一个个的行为级功能模块，直接按设计要求对其参数进行设定，然后对整机方案的各类特性进行仿真。

对系统级设计而言，这确实是一种十分简捷易行的做法，它直接用行为级和功能级的角度去研究分析系统性能，这就相当于只需把已经封装好的模块拿来用，而没必要去考虑其内部具体的电路组成是如何的。

尤其在具体方案实现前进行设计的可行性分析如此没必要涉及具体电路实现的情形下，就更显其独特的优越性和重要性。

而且关于像ADS如此功能足够壮大的仿真软件而言，能够对系统的各类特性进行全面的模拟，这确实是系统设计工程师所梦寐以求和不可或缺的。

另一方面，系统级仿真的优势也恰正是其局限的地方，在不考虑系统各个模块内部实现的情形下，如何设置参数才能尽可能完整、真实、客观的仿真出所需的结果就成为系统级仿真所面临的一大挑战。

因为与真实情形相去甚远的仿真结果是没有什么实际意义的，因此如何全面正确的利用仿真模块所提供的参数，乃至自己设计仿真参数，和如何构建出一个尽可能真实客观的仿真环境就显得尤其重要。

作为一名系统设计者，不但要有系统级高屋建瓴的目光和头脑，还必需拥有深厚的电路设计功底，要对各个电路模块的结构性能有足够深切的了解，才可能真正准确地把握系统的特点，进行正确有效的设计和仿真。