收发信机系统仿真(课堂PPT)

接收机系统预算增益仿真参数设置
(1) AC Simulation Controller
➢ 频率栏设为Single point，
频 率 为 2.14GHz ， Parameters 栏 中 的 Enable AC frequency conversion 和 Perform budget dimulation都要激活。
Parameters栏进行设置，启动AC frequency conversion，
并将S-parameter freq.conv.port设为1端口。
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信号源和VAR设置
➢ 我们以一个交流功率源模拟从射频输入端的天线双工器输
出的接收信号，输入功率和信号频率在VAR中赋值，这里 用的是接收机所能接收的最低信号电平-108dBm，因此将 基带VGA定为最大增益66dB。
➢零中频接收机方案 ➢外差式接收机方案 ➢外差式发射机方案
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一、零中频接收机仿真
1. 仿真原理图
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2. 射频前端参数设置
➢最前端的微波带通滤波器采用4阶切比雪夫通带滤
波器，中心频率为2140MHz，3dB带宽为80MHz， 止带宽为400MHz，期望能够得到-25dB的带外衰 减。另外，通带波纹为0.1dB，插入损耗为-1dB。
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两次仿真的VAR设置
➢ 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VAR中反映出来。
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预算增益方程
➢ 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/Q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
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模拟基带部分仿真模块图
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5. 接收机频带选择性仿真
我们使用S参数仿真进行接收机的系统选择 性分析。首先是接收机的频带选择性分析， S_parameter Simulation Controller 设 置 为 从 1GHz到3GHz以10MHz为步进进行仿真。
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接收机的频带选择性仿真结果（1）
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接收机信道选择性仿真结果（1）
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接收机信道选择性仿真结果（2）
➢从图中可以看到，中心频率2.14GHz处的增益为
96dB ， 为 系 统 的 最 大 增 益 ； 邻 道 抑 制 达 到 了 49.4dB ， 优 于 设 计 目 标 ； 通 频 带 宽 为 3MHz ， 一 般接收的信息都集中在离中心频率2MHz的范围 内，因此不会导致接收到的信号产生较大的失真； 通带内的波动不大于0.15dB。
➢ 本振在Sources-Freq Domain palette选一电压源，由于接
收机中频为0，故本振频率应和输入信号频率一致，这里 设为变量LO_freq，可以用VAR很方便的进行赋值，输出 电压设为1V。
➢ 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，它们都可以从System-Passive palette中找到的。
实验 ：ADS系统级仿真
本实验将介绍如何使用行为级的功能 模块实现收发信机的系统级仿真。
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实验目的
➢使用诸如滤波器、放大器、混频器等行为级的功
能模块搭建收发信机系统。
➢运用S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态
响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参 数进行模拟检测。
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进行仿真的收发信机方案
接收机在频带选择滤波器的中心频率拥有20dB的最 大增益，也就是LNA的增益减去微波带通滤波器的插入损 耗。在偏离中心频率70MHz处可得到25dB左右的衰减。
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接收机的频带选择性仿真结果（2）
接 收 机 射 频 前 端 的 接 收 带 宽 为 6MHz ， 和 WCDMA系统对移动终端下行链路的要求是相吻 合的，而且通带内的波动不超过0.125dB。
➢LNA的增益为21dB，噪声系数为2dB,故我们将所
选 的 Amplifier 设 置 为 S21=dbpolar(21,180) ， NF=2dB。
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射频前端仿真模块图
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3. 混频部分参数设置
➢ 下变频部分的混频器选用System-Amps & Mixer palette中
的behavioral Mixer，注意不要错选成Mixer2，它是用来 进行非线性分析的，而Mixer才是用来进行频率转换的。 将混频器的边带设为LOWER，增益为10dB，NF为13dB。
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6. 接收机信道选择性仿真
信道选择功能主要由中频滤波器完成，对于 这里的直接下变频方案就要靠基带低通滤波器来 实现，我们接下来进行信道选择性的仿真。仿真 的电路图就是整个系统的原理图。
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信道选择性仿真中的S_parameter Simulation Controller设置
➢ 需要注意的是要对S_parameter Simulation Controller的
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混频部分各仿真模块图
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4. 模拟基带部分参数设置
接下来的模拟基带部分分两条支路，每条都 由一个信道选择低通滤波器和基带放大器级联而 成。信道选择滤波器采用5阶切比雪夫低通滤波器， 通带波纹为0.01dB，-3dB频率转折点为1.92MHz， 止带截点频率为5MHz，期望得到36dB的邻道衰 减。基带放大器的增益在0~66dB之间可调，所以 也设为变量G5，NF为15 dB。最后在基带输出端 加入端口Term2和Term3。
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7. 接收机系统预算增益仿真
➢通过这个仿真我们将看到系统总增益在系统各个
部分中的分配情况。预算增益仿真在谐波平衡分 析以及交流分析中都可以进行，但如果在交流仿 真中进行的话，混频器不能是晶体管级的。因为 这里进行的是行为级仿真，混频器的非先性特征 是已知的，所以我们就用交流分析来进行仿真。
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