915MHz射频收发系统的ADS设计与仿真

China lntegrated Circult

1引言

近几年来，无线射频识别技术越来越受各国重视。随着供应链管理、集装箱、工业、科研和医药等行业对3m以上射频识别技术的需求不断增加，国内外已经把研究的热点转向超高频段和微波频段。射频电路的设计主要围绕着低成本、低功耗、高集成度、高工作频率和轻重量等要求进行。本文对915 M Hz射频收发系统做了进一步的研究。

ADS（Advanced Design System）软件是Agilent 公司开发的，可以支持从模块到系统的设计，能够完

915MHz射频收发系统的

ADS设计与仿真

李宝山，张香泽

（内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010）

摘要：针对无线通信环境中的应用，使用A D S软件设计了一种915M H z射频收发系统。射频收发系统中的关键模块均根据实际的集成射频模块的参数设计。使用A D S软件对设计进行功率增益预算仿真、S参数仿真。仿真结果表明,设计的射频收发系统符合实际的无线通信环境的要求。

关键词:A D S；915M H z收发系统；射频模块；增益

ADS Design and Simulation of915MHz RF Transceiver system

LI Bao-shan，ZHANG Xiang-ze

（School of Information Engineering,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou014010,China）

Abstract:The design and simulation of915M Hz RF Transceiver system using Advanced Design System（ADS）for wireless communication application is presented.The key modules in RF system are designed by using the parameters ofactual integrated RF modules.Some simulations have been done by using ADS,such as Budget simulation,S parameter simulation.The simulation results show that this RF transceiver system with real wireless communication demand.

Keywords:ADS;915MHz RF Transceiver system;RF module;gain

成射频和微波电路设计、通信系统设计、射频集成电路设计和数字信号处理设计。该软件还可以完成时域和频域、数字和模拟、线性和非线性、电磁和数字信号处理等多种仿真。本文主要介绍了如何使用ADS 设计收发系统，并在ADS 的模拟和数字设计环境下进行一些仿真。

2射频发射系统的设计与仿真

射频发射系统最重要的指标是系统增益。根据分析选择，发射系统的各个模块分别采用以下器件：M icro Devices 公司生产的PLL400-875作为射频信号的发生器。该器件的输出中心频率为915M Hz 。射频滤波器采用4DFA-915E-10，此芯片的中心频率是915M Hz ，通带带宽为±13dB ，插入损失为2.2dB ，波纹系数为1.0dB ，最大波纹比为20。混频器采

用M ini-circuits 公司生产的ADE-12M H 。ADE-12MH 的本振和射频信号的输入频率范围是10-1200M Hz ，全波段转换损耗6.3dB 。功率放大器选用Sirenza 公司的SPA-2118，该芯片的功率为1W ，工作范围是810M Hz –960M Hz 。

使用ADS 软件创建射频发射系统的原理图，再在原理图中加入增益仿真控制器，就可以知道增益在系统各个部分的分配情况。用于仿真的发射系统的原理图如图1所示，仿真结果如图2所示。

由图2可知，整个发射系统的增益为35.8dB ，因为输入的信号为-10dBm ，所以功率放大器输出的射频信号大小为25.8dBm 。

3射频接收系统的设计与仿真

射频接收系统的设计与仿真使用行为级功能模

图1用于仿真的发射系统原理图

图2功率增益预算曲线

China lntegrated Circult

块实现，行为功能模块包括天线、带通滤波器、低噪声放大器、

混频器、本振信号源、中频滤波器和中频放大器等。接收端在设计中要考虑增益、噪声系数、灵敏度等因素，比发射端的设计更为复杂。由于接收端包含很多有源器件，有源器件的非线性对整个接收系统会产生很大的影响，比如当只输入一个信号时会出现增益压缩，当输入两个以上的信号时会出现互相调制等。

在本设计中，经过分析，混频器采用ADE-12M H 。低噪声放大器采用两片AD8325分别对I,Q 两路混频滤波后的信号进行放大，AD8325S 通过编程控制放大器的数字接口，可以使增益0.75dB 逐级变化，最后可以达到59.45dB 。为了保证功放芯片能尽量将能集中在我们所需的频率上，在功放之前加入一个射频带通滤波器，这样频率较高和较低的噪声信号可以得以滤除，使得输入功放的信号比较纯净。射频滤波器采用4DFA-915E-10。在此设计中，还用到了M inicircuits 公司的功率分配器SCN-27和90度移相功分器QCN-27。使用ADS 对接收系统进行建模，如图3所示。

由于各个模块的参数均为已知，通过计算可以得出系统总的噪声系数，三阶互调截点等。噪声系

数定义为系统输入信噪功率比（SNR ）i =Pi /Ni 与输出信噪功率比（SNR ）o =Po /No 的比值，常用F 表示。噪声系数表征了信号通过系统后，系统内部噪声造成信噪比恶化的程度。噪声系数常用NF （单位为dB ）表示。根据噪声系数的级联式

（1）可以计算出系统总的噪声系数，系统总的噪声系数就是从图3中的低噪声放大器向输出端方向看过去所表现出的噪声系数，也可以理解为当接收信号由低噪声放大器传输到输出端，接收端对信噪比的恶化程度。

F =F 1+

F 2-1

G p1+F 3-1

G p1G p2

+ (1)

接收机的一个很重要指标是灵敏度，它定义为：在给定的信噪比的条件下，接收机所能检测的最低输入信号电平。灵敏度与所要求的输出信号质量（即输出信噪比）有关，还与接收机本身的噪声大小有关。接收机的灵敏度可由下式（2）计算得出：

P in,m in （dB m ）=N RS （dB m/Hz ）+N F （dB ）+（SN R ）o ,m in （dB ）+10lo gB （2）假设接收机输入端满足共轭匹配，由源内阻Rs 产生的噪声输送给接收机的噪声功率为其额定输出，即：N RS =4KT a R s /4R s =KT a 。假设T a =290K ，则NRS =-174dBm/Hz 。所以灵敏度可表示为：

P in,m in （dB m ）=-174dB m/Hz +N F （dB ）+（SN R ）o ,m in （dB ）+10lo gB

图3超外差式接收系统原理图电路