【doc】超高频射频接收系统的ADS优化设计与仿真

【doc】超高频射频接收系统的ADS优化设计与仿真 超高频射频接收系统的ADS优化设计与仿 真 笫1]卷,第5期 Vol11.NO5 电子与封装 ELECTRONICS&PACKAGING 总第97期 2O11年5月 电路设计 超高频射频接收系统的ADS优化设计与仿真 李宝山,张香泽 (内蒙古科技大学信自工程学院,内蒙古包头014010) 摘要:针对射频接收系统在无线通信环境中的应用,使用ADS软件设计了一种915MHz射频接收 系统.射频接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,在选择模块中加入了可 变增益放大器和衰减器,使衰减器控制的增益,系统的噪声系数大幅度下降.使用ADS软件 对接收系统进行仿真,并利用ADS软件的HARMONICBALANCE仿真器中的参数扫描控制器对系 统的进行优化,选择最理想的IIP3,提高了系统的灵敏度和动态范围.通过对系统的其他性能指 标进行分析,射频收发系统符合实际的无线通信环境的要求. 关键词:ADS;915MHz接收系统;射频模块;增益 中图分类号:TN62文献标识码:A文章编号:16811070(2011)05—0031—03 ADSOpfim~afionandSimulationofUHFRFReceivingSystem LIBao—shan,ZHANGXiang—ze (SchoolofinformationEngineering,InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology, Baotou01401O,China) Abstract:RFreceiversystemfortheapplicationinthewirelesscommunicationsenvironment .UsingADSsoR— waredesign915MHzRFreceiver.RFreceiversystem,thekeymodulesareintegratedaceordin2totheactual parametersoftheRFmoduledesign,thechoiceofthemoduleisaddedtothevariablegainamplinersand attenuators,theattenuatorcontroltheVGAgain,systemnoisefiguresignificantly.UsingtheADSsoftwareto simulatethereceiversystem,UsingtheParameterSweepcontrollerofADSsoftwaretooptimizethesvstem. selectingthebestIIP3,improvessystemsensitivityanddynamicrange.Throughanalysistherestofthesvstem pertormance,KptransceiversystemmeetstheactualrequirementsofthewirelesscommunicationsenvirOnment. Keywords:ADS;915MHzRFreceivingsystem;RFmodule;gain 引言 近几年来,通信技术以惊人的速度发展,RFID 技术已被广泛用于工业自动化,商业自动化,交通 运输控制管理等众多领域.与低频和高频的RFID技 术比较,UHF频段的RFID可以实现更远的识别距离 和更高的信息存储容量,在国际物流,交通运输等 领域得到广泛的应用.本文的目的是利用基于ADS 收稿日期:2011—03—16 软件设计出优良的的915MHz的射频接收系统,并 对接收系统的混频部分进行局部优化,以提高电路 的接收性能. ADS(AdvancedDesignSystem)软件由Agilent 公司开发,可以支持从模块到系统的设计,能够完 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…. 第11卷第5期电子与封装 2射频接收系统的ADS优化设计 常用的射频接收机有两种类型:一种是超外差 式接收机,…?种是零中频接收机.两种接收机的构 成主要在于中频滤波器不同,超外差式接收机的中 频滤波器为带通滤波器,零中频接收机的中频滤波 器为低通滤波器,两者相比,超外差接收机的优点 在于噪声比较低L2_.本文利用ADS软件设计超外差 接收机系统. 射频接收系统的设计与仿真使用行为级功能模 块实现I,行为功能模块包括带通滤波器,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.使用ADS软件创建射频超外差式接收系 统的电路如图l所示,接收系统的各个模块的指标 如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1所示. 图1超外差式接收系统电路 表l接收器模块指标 模块G/dBllP3/dBmNF/dB产品 低噪声放火器197 混频器一5.817 1F滤波器一O.75 破火器-7.s 1.7HMC286 5.8M_BA一18LH 0.75定制 G.AD833l 高G:4…… 接收机最重要的性能指标是其灵敏度和动态范 围.衡量这两个参数一般采用噪声系数以及二阶和 三阶截断点,因为它们可以转换成任何所需的技术 参数. 接收系统的动态范围是用于表示接收机在可容 忍的噪声与失真条件下能够处理的最强与最弱的信 号之比.动态范围的下限是灵敏度,但是由于放大 和变频的的有源器件具有非线性,较强的信号可能 会明显降低性能,产生信号失真,输出信噪比反而 会下降.因此动态范围的的上限由最大可接收的信 号失真决定.动态范围也可以通过某种方式降低接 收机信号性能的较强带外信号电平与极微弱信号之 32一 比来表示.在设计接收系统时为了使动态范围最大, 通常是通过预测互调截止输入功率确定输出功率的 最大值.系统的灵敏度由系统的基底噪声F.和所要 求的的输出信噪比(SNR)…+(min)来决定,输入的 最大功率可以用系统的三阶失真IIP3和基底噪声F+ 来表示,具体计算式为:=(). 理想的接收机应该具有一下特性:零噪声系 数,较高的三阶截断点;在信道最拥挤的情况下,可 用信道带宽中不存在超出热噪声的寄生响应.但是 由于现有技术的限制,实现这样的接收机难度较大. 由于接收机各个模块的参数都已知,可以计算 出系统的累计输出增益,噪声指数及输入IP3,计算 结果如表2所示. 表2接收系统的累计指标 计算增益时,只要从前到后将各级的增益相 加,扣掉滤波器等器件的损耗即可. 噪声系数定义为系统输入信噪功率比(SNR);=P_/ N与系统输出信噪比(SNR).=P./NO的比值: F:盟:盟… (SNR)/N 噪声系数常用分贝来表示: N(dB)=101ogF(2) 噪声系数表示信号通过系统后,系统内部噪声 造成信噪比恶化的程度.系统总的的噪声系数通过 噪声系数的级联式来表示: 计算三阶互调截止输入功率,考虑到末级的输 入功率由于经过前面各级的放大,通常是比较大, 容易引起互调干扰,所以一般是从后面往前级推算, 来确定进入系统的最大输入功率. 对于多级的非线性级联而言,必须把每一级的 非线性折算到系统的输入端,这实际上就是总的三 阶截点通过每一级的增益及其三阶截点计算而得到 的. 一 般其总的三阶截点的计算公式如下: 一 十++'l——?一+———L+—L—+,0, IIUIP,II10IIj 但是通过计算的IIP3只表示有源器件的线性范 围,没有考虑无源器件的线性范围,其实无源器件 的IIP3值也相当大,它们对系统的线性范围也很大.