接收机发射机设计

摘要

随着现在社会的快速发展，人们对电子产品的要求越来越高，因而电子产品无论从制作上还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，大到超级计算机、小到袖珍计算器，很多电子设备都有高频电路。在以前应用最广泛的是调频接收机，随着科学技术的发展，出现了超外差式调频接收机。

在本次设计中，其目的是得到一个调频接收机机。在超外差式调频接收机的设计过程中，应将其分为高频放大、混频、本振、中放、限幅、鉴频、低频放大七个部分。整个电路的设计必须注意几个方面。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方把干扰抑制下去，效果最好。如干扰及信号很大，则由于晶体管的非线性，将产生严重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，输入电路常采用复杂的高选择电路。为了使混频和本振分别调到最佳状态，要采用单独的本振。总的来说，设计一部接收机时必须全面考虑，妥善处理一些相互牵制的矛盾，特别要抓住主要矛盾（稳定性、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，混频器后是中频处理，采用切比雪夫5阶带通滤波器进行信道选择。

1.1接收机部分电路搭建

射频前端的搭建，使用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：

下变频部分电路的搭建，下图为下变频部分电路结构，采用混频器Mixer

进行频率转换。由于要将接收信号分为同相和正交两路，所以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，所以还要用到移相器和功率分离器。设置相关参数之后，下变频搭建如下：

接下来的中频电路部分分为两条支路，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。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分就搭建完毕了。外差式接收机电路如下：

单击工具栏按钮Simulate，进行仿真。得到V out_i和V out_ipnmx参数曲线如下所示：

1.2本振输出功率对接收机性能的影响

首先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来定义方程，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。

首先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，这意味着仿真将得到更多的结果，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，这里使用默认值足够了。然后是Noise1和2栏，首先击活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，并把输入输出管脚分别设置为1和2，注意这要和电路图中输入和输出端的标号保持一致。，在2栏中，将the Node for noise parameter设置为V out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栏中选定UseKrylovsolver就完成了全部参数的设定，其它参数使用默认即可。本振输出功率影响电路图如下所示：

最终的仿真结果，首先是中频输出随本振功率的变化，如图，输出功率电平开始随本振输出功率的增加逐渐增大，当本振功率大于0dBm之后，输出功率逐渐稳定在22dB左右。

1.3整体增益岁本振功率的变化

为了要得到整机增益随本振功率的变化曲线，因此要建立方程。可以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，也是必须有足够的本振功率输出才能使增益达到稳定的最大值。

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（10.7MHz）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。

2.1发射机电路的搭建

根据方案设想，功率源P1_Tone分别作为输入信号和本振信号。由于先调制的中频为10.7MHz，载频为2176MHz，因此本振信号频率为2186.7MHz。在

ADS中的搭建的发射机原理图如下所示：

2.2发射机的仿真

仿真会在接收机总增益最大和最小两种情况下进行以得到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。这些参数的变化都要在V AR中反映出来。

预算分析还有两项很重要的设置是预算路径设定和建立预算增益方程。这项内容可以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两支路的增益分配完全相同，故任意仿真其中的一条即可），点击Generate和Highlight就可设置好预算路径，同时系统将自动生成预算增益方程。

进行仿真后我们将Y轴设为BudGain，但图中并没有任何，曲线生成，而如果在Y轴的BudGain后键入[0]后，增益预算曲线就出现了，这是因为预算增益仿真必须明确指定频率，这里只有唯一的频率2176MHz，也就是频率数组中的，第1个，故[0]是必须的。我们将两次仿真的结果在一个图中表示出来，可以清