ADS射频电路课程设计——混频器设计与仿真

混频器的设计与仿真

设计题目：混频器的设计与仿真

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日期: 2011年 12 月 20 日

目录

一、射频电路与ADS概述 (3)

1、射频电路概述 (3)

2、ADS概述 (3)

二、混频器的设计 (7)

1.混频器的基本原理 (7)

2、混频器的技术指标 (9)

三、混频器的设计 (9)

1、3 D B定向耦合器的设计 (9)

1.1、建立工程 (9)

1.2、搭建电路原理图 (10)

1.3、设置微带线参数 (11)

1.4、耦合器的S参数仿真 (12)

2、完整混频器电路设计 (17)

3、低通滤波器的设计................................... 2错误！未定义书签。

四、混频器性能仿真 (23)

1、混频器功能仿真 (23)

1.1、仿真原理图的建立 (23)

1.2功能仿真 (25)

2、本振功率的选择 (27)

3、混频器的三阶交调点分析 (28)

3.1、三阶交调点的测量 (28)

3.2、三阶交调点与本振功率的关系 (31)

4、混频器的输入驻波比仿真 (31)

五、设计总结 (33)

一、 射频电路与ADS 概述

1、 射频电路概述

射频是指超高频率的无线电波，对于工作频率较高的电路，人们经常称为“高频电路”或“射频（RF ）电路”或“微波电路”等等。

工程上通常是指工作频段的波长在10m ～ 1mm 或频率在30MHz ～ 300GHz 之间的电路。此外，有时还含有亚毫米波（ 1mm ～0.1mm 或300GHz ～ 3000GHz ）等。

一方面，随着频率升高到射频频段，通常在分析DC 和低频电路时乐于采用的基尔霍夫定律、欧姆定律以及电压电流的分析工具，已不精确或不再适用。分布参数的影响不容忽略。另一方面，纯正采用电磁场理论方法，尽管可以很好的全波分析和计及分布参数等的影响，但很难触及高频放大器、VCO 、混频器等实用内容。所以，射频电路设计与应用已成为信息技术发展的关键技术之一。

2、ADS 概述

ADS 电子设计自动化（EDA 软件全称为 Advanced Design System ，是美国安捷伦（Agilent ）公司所生产拥有的电子设计自动化软件；ADS 功能十分强大，包含时域电路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance 、Linear Analysis)、三维电磁仿真 (EM Simulation)、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设计（DSP ）；支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF 设计，从简单到复杂，从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防的集成MMIC ，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件。

2.1 ADS 的仿真设计方法

ADS 软件可以提供电路设计者进行模拟、射频与微波等电路和通信系统设计，其提供的仿真分析方法大致可以分为：时域仿真、频域仿真、系统仿真和电磁仿真；ADS 仿真分析方法具体介绍如下：

2.1.1 高频SPICE 分析和卷积分析（Convolution ）

高频SPICE 分析方法提供如SPICE 仿真器般的瞬态分析，可分析线性与非线性电路的瞬态效应。在SPICE 仿真器中，无法直接使用的频域分析模型，如微带线带状线等，可于高频SPICE 仿真器中直接使用，因为在仿真时可于高频SPICE )()/(1038Hz f s m f c ?==λ

仿真器会将频域分析模型进行拉式变换后进行瞬态分析，而不需要使用者将该模型转化为等效RLC电路。因此高频SPICE除了可以做低频电路的瞬态分析，也可以分析高频电路的瞬态响应。此外高频SPICE也提供瞬态噪声分析的功能，可以用来仿真电路的瞬态噪声，如振荡器或锁相环的jitter。

卷积分析方法为架构在SPICE高频仿真器上的高级时域分析方法，藉由卷积分析可以更加准确的用时域的方法分析于频率相关的元件，如以S参数定义的元件、传输线、微带线等。

2.1.2 线性分析

线性分析为频域的电路仿真分析方法，可以将线性或非线性的射频与微波电路做线性分析。当进行线性分析时，软件会先针对电路中每个元件计算所需的线性参数，如S、Z、Y和H参数、电路阻抗、噪声、反射系数、稳定系数、增益或损耗等（若为非线性元件则计算其工作点之线性参数），在进行整个电路的分析、仿真。

2.1.3 谐波平衡分析( Harmonic Balance)

谐波平衡分析提供频域、稳态、大信号的电路分析仿真方法，可以用来分析具有多频输入信号的非线性电路，得到非线性的电路响应，如噪声、功率压缩点、谐波失真等。与时域的SPICE仿真分析相比较，谐波平衡对于非线性的电路分析，可以提供一个比较快速有效的分析方法。

谐波平衡分析方法的出现填补了SPICE的瞬态响应分析与线性S参数分析对具有多频输入信号的非线性电路仿真上的不足。尤其在现今的高频通信系统中，大多包含了混频电路结构，使得谐波平衡分析方法的使用更加频繁，也越趋重要。另外针对高度非线性电路，如锁相环中的分频器，ADS也提供了瞬态辅助谐波平衡(Transient Assistant HB)的仿真方法，在电路分析时先执行瞬态分析，并将此瞬态分析的结果作为谐波平衡分析时的初始条件进行电路仿真，藉由此种方法可以有效地解决在高度非线性的电路分析时会发生的不收敛情况。

2.1.4 电路包络分析（Circuit Envelope）

电路包络分析包含了时域与频域的分析方法，可以使用于包含调频信号的电路或通信系统中。电路包络分析借鉴了SPICE与谐波平衡两种仿真方法的优点，将较低频的调频信号用时域SPICE仿真方法来分析，而较高频的载波信号则以频域的谐波平衡仿真方法进行分析

2.1.5 射频系统分析

射频系统分析方法提供使用者模拟评估系统特性，其中系统的电路模型除可

以使用行为级模型外，也可以使用元件电路模型进行习用响应验证。射频系统仿真分析包含了上述的线性分析、谐波平衡分析和电路包络分析，分别用来验证射频系统的无源元件与线性化系统模型特性、非线性系统模型特性、具有数字调频信号的系统特性。

2.1.6 拖勒密分析（Ptolemy）

拖勒密分析方法具有可以仿真同时具有数字信号与模拟、高频信号的混合模式系统能力。ADS中分别提供了数字元件模型（如FIR滤波器、IIR滤波器，AND 逻辑门、OR逻辑门等）、通信系统元件模型（如QAM调频解调器、Raised Cosine 滤波器等）及模拟高频元件模型（如IQ编码器、切比雪夫滤波器、混频器等）可供使用。

2.1.7 电磁仿真分析(Momentum)

ADS软件提供了一个2.5D的平面电磁仿真分析功能——Momentum（ADS2005A 版本Momentum已经升级为3D电磁仿真器），可以用来仿真微带线、带状线、共面波导等的电磁特性，天线的辐射特性，以及电路板上的寄生、耦合效应。所分析的S参数结果可直接使用于些波平衡和电路包络等电路分析中，进行电路设计与验证。在Momentum电磁分析中提供两种分析模式：Momentum微波模式即Momentum和Momentum射频模式即Momentum RF；使用者可以根据电路的工作频段和尺寸判断、选择使用。

2.2 ADS的设计辅助功能

ADS软件除了上述的仿真分析功能外，还包含其他设计辅助功能以增加使用者使用上的方便性与提高电路设计效率。ADS所提供的辅助设计功能简介如下：

2.2.1 设计指南（Design Guide）

设计指南是藉由范例与指令的说明示范电路设计的设计流程，使用者可以经由这些范例与指令，学习如何利用ADS软件高效地进行电路设计。

目前ADS所提供的设计指南包括：WLAN设计指南、Bluetooth设计指南、CDMA2000设计指南、RF System设计指南、Mixer设计指南、Oscillator设计指南、Passive Circuits设计指南、Phased Locked Loop设计指南、Amplifier 设计指南、Filter设计指南等。除了使用ADS软件自带的设计指南外，使用者也可以通过软件中的DesignGuide Developer Studio建立自己的设计指南。

2.2.2 仿真向导（Simulation Wizard）

仿真向导提供step-by-step的设定界面供设计人员进行电路分析与设计，

使用者可以藉由图形化界面设定所需验证的电路响应。

ADS提供的仿真向导包括：元件特性（Device Characterization）、放大器（Amplifier）、混频器（Mixer）和线性电路（Linear Circuit）。

2.2.3 仿真与结果显示模板（Simulation & Data Display Template）

为了增加仿真分析的方便性，ADS软件提供了仿真模板功能，让使用者可以将经常重复使用的仿真设定（如仿真控制器、电压电流源、变量参数设定等）制定成一个模板，直接使用，避免了重复设定所需的时间和步骤。结果显示模板也具有相同的功能，使用者可以将经常使用的绘图或列表格式制作成模板以减少重复设定所需的时间。除了使用者自行建立外，ADS软件也提供了标准的仿真与结果显示模板可供使用。

2.2.3 电子笔记本（Electronic Notebook）

电子笔记本可以让使用者将所设计电路与仿真结果，加入文字叙述，制成一份网页式的报告。由电子笔记本所制成的报告，不需执行ADS软件即可以在浏览器上浏览。

2.3 ADS与其他EDA软件和测试设备间的连接

由于现今复杂庞大的的电路设计，每个电子设计自动化软件在整个系统设计中均扮演着螺丝钉的角色，因此软件与软件之间、软件与硬件之间、软件与元件厂商之间的沟通与连接也成为设计中不容忽视的一环。ADS软件与其他设计验证软件、硬件的连接简介如下：

2.3.1 SPICE电路转换器（SPICE Netlist Translator）

SPICE电路转换器可以将由Cadence、Spectre、PSPICE、HSPICE及Berkeley SPICE所产生的电路图转换成ADS使用的格式进行仿真分析、另外也可以将由ADS 产生的电路转出成SPICE格式的电路，做布局与电路结构检查（LVS，Layout Versus Schematic Checking）与布局寄生抽取（Layout Parasitic Extraction）等验证。

2.3.2 电路与布局文件格式转换器（IFF Schematic and Layout Translator）

电路与布局格式转换器提供使用者与其他EDA软件连接沟通的桥梁，藉由此转换器可以将不同EDA软件所产生的文件，转换成ADS可以使用的文件格式。

2.3.3 布局转换器（Artwork Translator）

布局式转换器提供使用者将由其他CAD或EDA软件所产生的布局文件导入ADS软件编辑使用，可以转换的格式包括IDES、GDSII、DXF、与Gerber等格式。

2.3.4 SPICE模型产生器（SPICE Model Generator）

SPICE模型产生器可以将由频域分析得到的或是由测量仪器得到的S参数转换为SPICE可以使用的格式，以弥补SPICE仿真软件无法使用测量或仿真所得到的S参数资料的不足。

2.3.5 设计工具箱（Design Kit）

对于IC设计来说，EDA软件除了需要提供准确快速的仿真方法外，与半导体厂商的元件模型间的连接更是不可或缺的，设计工具箱便是扮演了ADS软件与厂商元件模型间沟通的重要角色。ADS软件可以藉由设计工具箱将半导体厂商的元件模型读入，供使用者进行电路的设计、仿真与分析。

2.3.6 仪器连接器

仪器连接器提供了ADS软件与测量仪器连接的功能，使用者可以通过仪器伺服器将网络分析仪测量得到的资料或SnP格式的文件导入ADS软件中进行仿真分析，也可以将软件仿真所得的结果输出到仪器（如信号发生器），作为待测元件的测试信号。

二、混频器的原理

在无线通信系统中，混频器也是一种常见的射频电路组件，它主要用来对信号进行频率变换。在接收机中，一般用来对接收机的射频信号进行下变频；在发射机中，一般用来对中频信号进行上变频。下面将设计一个镜像抑制混频器，并对他的参数进行仿真。

1、混频器的基本原理

混频器通常被用来将不同频率的信号相乘，以实现频率的变换。它最基本的作用有两个：上变频和下变频。其中上变频的作用是将中频信号与本振信号混频成为发射的射频信号，通过天线发射出去；下变频器的作用是将天线接收到的射频信号与本地载波信号混频，经过滤波后得到中频信号，并送到中频处理模块进行处理。图1就是一个平衡混频器的电离臂，1到3、4端口以及从2到3、4端口都是功率平分而相位差90。。

图1 镜像抑制混频器的原理

假设射频信号和本振信号分别从隔离臂1、2端口加入时，初相位都是0。，

考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。通过定向耦合器，加到VD1，VD2上的信号和本振电压分别为由式1到式4表示：

)2/cos(1πω-=t V v s s s

（1） )2/cos(1πω-=t V v L L L

（2） )cos(2t V v s s s ω=

（3） )2/cos(2πω+=t V v L L L （4）

可见，射频信号和本振信号都分别以π/2相位差分配到两只二极管上，故

这类混频器称为π/2型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：

)]()2/(exp[)(,,1πωπω-+-=

∑∑∞-∞=∞

t jn t jm I

t i L s m n m n （5） 同样D2中的混频电流为：

)]2/()(exp[)(,,2πωω++=

∑∑∞-∞=∞t jn t jm I t i L s m n m n （6）

当m=±1，n=±1时，利用式（7）的关系，可以求出中频电流如式（8）所示。 1,11,1-++-=I I

（7） ]2/)cos[(||41,1πωω+-=+-t I i L s IF

（8） 这样就可以看出，输出的中频信号的频率是输入的射频信号的频率与本振信

号的频率之差，从而达到了混频的目的。

2、混频器的技术指标

混频器主要的技术指标如下：

（1）、噪声系数和等效相位噪声：它描述了混频器的噪声特性，有两种表现形式，分别为单边带噪音系数和双边带噪音系数。

（2）、变频增益：虽然混频器的输入信号和输出信号的频率不同，但仍然可以利用输出信号功率与输入信号功率之比来表示混频器的增益。

（3）、动态范围：混频器的动态范围是指它正常工作时的输入信号的功率范围，超过这个范围将对信号的增益和频率成分产生影响。

（4）、双频三阶交调与线性度。

（5）、工作频率：混频器的工作频率是指输入或输出射频信号的频率。

（6）、隔离度：隔离度一般是指混频器射频信号输入端口与本振信号输入端口之间的隔离特性。

（7）、本振功率：本振功率是指完成混频功能需要输入本振信号的功率。

三、混频器的设计

图1所示的混频器电路主要由3 dB定向耦合器、匹配电路和晶体管组成。

1、3dB定向耦合器的设计

1.1、建立工程

（1）、运行ADS，弹出ADS的主窗口。

（2）、选择【File】【New Project】命令，打开“New Project”（新建工程）对话框，可以看见对话框中已经存在了默认的工作路径

“c:\users\default”，在路径的末尾输入工程名为：mixer，并且在【Project Technology Files】栏中选择“ADS Standard:Length unilmillimeter”,即工程中的默认长度单位为毫米，如图2示。

图2 新建mixer工程

（3）、单击【OK】按钮，完成新建工程，同时打开原理图设计窗口。

1.2、搭建电路原理图

（1）、选择【File】【New Design…】命令，在工程中新建一个原理图。

（2）、在新建设计窗口中给新建的原理图命名，这里命名为3dB_couple，并单击工具栏中的【Save】按钮保存设计。

（3）、在原理图设计窗口的元件面板列表中选择“TLines-Microstrip”元件面板，并从元件面板中选择3个MLIN和2个MTEE插入到原理图中。

（4）、调整它们的放置方式，并按照图3所示的形式连接起来，组成定向耦合器的一条支路。

（5）、从“TLines-Microstrip”元件面板中再选择3个MLIN和2个MTEE 插入到原理图中。

图3 定向耦合器的一条支路

（6）、按照图4所示的方式连接刚刚插入的微带线，形成定向耦合器的另外一条支路，可以看出这两条支路是对称的。

（7）、从“TLines-Microstrip”元件面板中再选择2个MLIN插入到原理图中，作为连接两个支路的微带线，并将两条支路连接起来，如图5所示。

图4 定向耦合器的另一条支路

图5 两条支路的连接

（8）、这样，耦合器的电路结构就完成了，比较图5和图1，可以发现混频器中耦合器部分与刚刚搭建的耦合器电路结构是相同的。

1.3、设置微带线参数

通过前面微带电路设计的知识可以知道，对于微带线电路，有两种参数：尺寸参数和电气参数，下面就分别对这两种参数进行设置，具体过程如下。

（1）、从“TLines-Microstrip”元件面板列表中选择一个微带线参数设置

控件MSUB，插入到原理图中。

●H=0.5mm，表示微带线所在的基板的厚度为0.5mm。

●Er=4.2，表示微带线的相对介电常数为4.2。

●Mur=1，表示微带线的相对磁导率为1。

●Cond=4.1E+7，表示微带线的电导率为4.1E+7。

●Hu=15mm，表示微带线的封装高度为15mm。

●T=0.005mm，表示微带线的金属层厚度近似为0.005mm。

●TanD=0.0003，表示微带线的损耗角正切为0.0003。

●Rough=0.0001mm，表示微带线的表面粗糙度为0.0001mm。

完成设置的MSUB控件如图6所示。图6 完成设置的MSub控件

（3）、耦合器两边的引出线应是特性阻抗为50欧姆的微带线，它的宽度W可由微带线计算工具得到，具体方法是在菜单栏中选择【Tools】【LineCalc】【Start Linecalc】命令，在窗口中输入与MSUB控件中相同的内容。

（4）、在Electrical中输入Z0=50Ω、E_Eff=90。，单击【Synthesize】按钮，进行W、L与Z0、E_Eff间的相互换算，最后得到微带线的线宽为0.98mm，长度为10.46mm（四分之一波长）。

（5）、在Electrical中输入Z0=35Ω、E_Eff=90。，单击【Synthesize】按钮，进行W、L与Z0、E_Eff间的相互换算，最后得到微带线的线宽为1.67mm，长度为10.2mm（四分之一波长）。

（6）、按照下面的内容设置耦合器重各段微带线的尺寸参数。

①、TL1、TL3、TL4、TL6的尺寸参数为：

●W=0.98mm，表示微带线宽度为0.98mm。

●L=2.5mm，表示微带线的线长为2.5mm。

②、TL2、TL5的尺寸参数为：

●W=1.67mm，表示微带线宽度为1.67mm。

●L=10.2mm，表示微带线的线长为10.2mm。

③、Teel、Tee4的尺寸参数为：

●W1=0.98mm，表示T型微带线接口1的线宽为0.98mm。

●W2=1.67mm，表示T型微带线接口2的线宽为1.67mm。

●W3=0.98mm，表示T型微带线接口3的线宽为0.98mm。

④、Tee2、Tee3的尺寸参数为：

●W1=1.67mm，表示T型微带线接口1的线宽为1.67mm。

●W2=0.98mm，表示T型微带线接口2的线宽为0.98mm。

●W3=0.98mm，表示T型微带线接口3的线宽为0.98mm。

完成了电气参数和尺寸参数设置的电路原理图如图7所示。

（7）、完成了微带线电路参数的设置后，下面就对这个电路进行S参数仿真。。

1.4、耦合器的S参数仿真

对耦合器的S参数仿真主要是为了观察端口1，2和端口3，4间的S参数，包括S参数的幅度和相位。

（1）、在原理图设计窗口中选择S参数仿真元件面板

“Simulation-S_Param”，并选择终端负载Term放置在耦合器的4个端口上，分别用来定义4个端口。

（2）、单击工具栏中的【GROUND】按钮，在电路原理图中插入四个“地”，并按照图8连接好电路原理图。

图7 完成参数设置的微带线

图8 用于S参数仿真的原理图

（3）、在S参数仿真元件面板“Simulation-S_Param”中选择一个S参数仿真控制器，并插入到原理图中。

（4）、双击S参数仿真控制器，按照下面内容设置参数：

●Start=3.2GHz，表示频率扫描的起始频率为3.2GHz。

●Stop=4.4GHz，表示频率扫描的终止频率为4.4GHz。

●Step=50MHz，表示频率扫描的频率间隔为50MHz。

完成参数设置的S参数仿真控制器如图9所示。

图9 完成参数设置的S参数仿真控制器

（5）、单击工具栏中的【Simulate 】按钮执行仿真结束。

（6）、仿真结束后，系统弹出数据显示窗口，首先在数据显示窗口中插入

一个关于11S 参数的矩形图和一个关于12S 参数的矩形图，如图9所示。从图中可以看出，11S 参数曲线和12S 参数曲线在3.8GHz 处的值都在-40dB 以下，这也就是说耦合器的端口反射系数和端口间隔离度都可以达到要求。 3.4 3.6 3.8 4.0 4.23.2 4.4

-40

-30

-20

-50

-10

freq, GHz

d B (S (1,1)) 3.4 3.6 3.8 4.0 4.23.2 4.4

-50

-40

-30-20

-60

-10

freq, GHz

d B (S (1,2))

图9 耦合器的11S 参数和12S 参数曲线

（7）、在数据显示窗口中，插入一个关于31S 参数和一个关于41S 参数的矩形

图，如图10所示。从图中可以看出，1端口到3端口以及从1端口到4端口的都有3dB 左右的衰减，这同样是满足设计要求的。

3.4 3.6 3.8

4.0 4.23.2 4.4

-4.5

-4.0

-3.5

-5.0

-3.0

freq, GHz

d B (S (3,1)) 3.4 3.6 3.8 4.0 4.23.2 4.4

-3.3

-3.2

-3.1

-3.4

-3.0

freq, GHz

d B (S (4,1))

图10 耦合器的31S 参数和41S 参数曲线

（8）、在数据显示窗口中分别插入一个关于31S 参数相位和41S 参数相位的矩形图，如图11所示。从图11中可以看出，相位曲线是线性的，同样满足设计要求。

3.4 3.6 3.8

4.0 4.23.2 4.4

-160

-140

-120-100

-180

-80

freq, GHz

p h a s e (S (3,1))

3.4 3.6 3.8

4.0 4.23.2 4.4100

120

140

160

80

180

freq, GHz

p h a s e (S (4,1))

图11 耦合器的31S 参数相位和41S 参数相位曲线

这样就完成了3dB 定向耦合器的设计，并且仿真表明，它的参数完全满足设

计要求，可以进行混频器电路其他部分的设计。

2、完整混频器电路设计

完成了3dB 定向耦合器的设计后，就可以加入混频器的其他部分了，主要包

括混频管和匹配电路。

（1）、在电路原理图中删除用于S 参数仿真的4个终端负载。

（2）、在原理图设计窗口中选择“Lumped-Components ”元件面板列表，并

在元件面板中选择两个电感L 和两个电容C 插入原理图中。

（3）、单击工具栏中的【GROUND 】按钮，在原理图中插入两个“地”。

（4）、按照图12所示的方式，将“地”、电容、电感和定向耦合器连接起

来，其中电容和电感是作为匹配电路用的。

（5）、从“Devices-Diodes ”元件面板中选择一个二极管模型Diode M ，

并插入到原理图中，按照下面参数进行设置。

图12 加入匹配电路的定向耦合器

a 、 Is=5.0e-9A ，表示二极管的饱和电流为5.0e-9A 。

b 、 Rs=6.0Ohm ，表示二极管导通电阻为6.0Ohm 。

c 、 N=1.02，表示二极管的发射系数为1.02。

d 、 Tt=0sec ，表示二极管的传输时间为0sec 。

e 、 Cjo=0.2pF ，表示二极管零偏置节电容为0.2pF 。

f 、 Vj=0.8V ，表示二极管的结电压为0.8V 。

g 、 M=0.5，表示二极管的等级系数为0.5。

h 、 Bv=10V ，表示二极管的击穿电压为10V 。

i 、 Ibv=101A μ，表示二极管在击穿电压时的电流为101A μ。

j 、 其他参数不填，按照默认设置。

完成设置的二极管模型如图13所示。

图13 二极管模型参数的设置

图14 加入二极管后的电路图

（6）、在原理图设计窗口中选择“Devices-Diodes”元件面板列表，并在面板中选择两个Diode插入到原理图中，将二极管按照图14所示的方式连接到电路原理图中。二极管中的Model=DIODEM1说明，二极管的参数由二极管模型DIODEM1决定。

（7）、双击原理图中的电容和电感，分别设置电容值为0.35pF，电感值为1.66nH，设置完成的匹配网络如图15所示。

图15

（8）、在原理图设计窗口中选择“TLines-Microstrip”元件面板列表，并选择一个MLIN 微带线插入到原理图中。

（9）、双击微带线，设置微带线的长度和宽度分别为W=0.98mm和L=18.6mm。（10）、把微带线按照图16的方式连接到电路中，这样完整的混频器电路就搭建完成了。

图16 完整的混频器电路

ads报告平面魔T设计

南京理工大学 微波毫米波课程设计报告 ——平面魔T的设计 作者: 学号： 学院(系): 专业: 实验日期：

摘要： 通过ADS软件来设计平面魔T，包括通过软件来了解平面魔T的结构，如何在设计时仿真和赋值等等。首先介绍混合环的理论基础，然后通过ADS设计，并且完成原理图仿真和版图仿真。在版图仿真不符合要求的时候对混合环的参数加以修改，使之符合实验要求。 关键字： 平面魔T ADS 原理图仿真版图仿真

目录 一、实验设计要求 4 二、实验设计原理 4 三、实验设计步骤 5 1、新建项目 2、搭建原理图 3、原理图仿真 4、将原理图生成版图 5、版图仿真 6、修改参数，使得版图仿真结果更加符合实验设计要求 四、实验设计过程中遇到的问题17 五、实验设计心得18 六、参考文献19

一、实验设计要求 设计一个rate-race ring，中心工作频率为35GHz，介质基片厚度为 0.5mm，介电常数2.2，微带线损耗角正切为0.008，铜导体厚度为0.5mil （1inch=1000mil）,可以采用ADS设计，也可以采用Ansoft designer设计，也可以自己动手设计。 二、实验设计原理 Rate-race ring即混合环，是四端口网络，可以由微带线制成。整个环的周长为1.5λ，四个分支线并联在环上，将环分为4段，4段长度如下图所示。 混合环有两个端口相互隔离，另外两个端口平分输入功率的特性，因此可以看作是一个3dB定向耦合器。 ①在中心频率处，当端口1输入信号时，端口2，3，4的输出如下： 2的两路信号等幅同相，端口2有输出，相位滞后90度； 3的两路信号等幅反相，端口3无输出； 到达端口4的两路信号等幅同相，端口4有输出，相位滞后90度。 其中端口2和端口4输出振幅相同。因此，有如下的关系式： S??=S??= 1/√2（-j），S??=0 ②端口2输入信号时，端口1,3,4的输出如下： 到达端口1的两路信号等幅同相，端口1有输出，相位滞后90度； 到达端口3的两路信号等幅同相，端口3有输出，相位滞后70度； 到达端口4的两路信号等幅反相，端口4无输出。 其中端口1和端口3输出振幅相同。因此，有如下的关系式： S??= 1/√2（-j）, S??= 1/√2 j , S??=0; ③当端口3输入信号时，端口1，2，4的输出如下：

RF射频电路设计

RF电路的PCB设计技巧 如今PCB的技术主要按电子产品的特性及要求而改变，在近年来电子产品日趋多功能、精巧并符合环保条例。故此，PCB的精密度日高，其软硬板结合应用也将增加。 PCB是信息产业的基础，从计算机、便携式电子设备等，几乎所有的电子电器产品中都有电路板的存在。随着通信技术的发展，手持无线射频电路技术运用越来越广，这些设备(如手机、无线PDA等)的一个最大特点是：第一、几乎囊括了便携式的所有子系统；第二、小型化，而小型化意味着元器件的密度很大，这使得元器件（包括SMD、SMC、裸片等）的相互干扰十分突出。因此，要设计一个完美的射频电路与音频电路的PCB，以防止并抑制电磁干扰从而提高电磁兼容性就成为一个非常重要的课题。 因为同一电路，不同的PCB设计结构，其性能指标会相差很大。尤其是当今手持式产品的音频功能在持续增加，必须给予音频电路PCB布局更加关注.据此本文对手持式产品RF电路与音频电路的PCB的巧妙设计（即包括元件布局、元件布置、布线与接地等技巧）作分析说明。 1、元件布局 先述布局总原则：元器件应尽可能同一方向排列，通过选择PCB进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象；由实践所知，元器件间最少要有 0.5mm的间距才能满足元器件的熔锡要求，若PCB板的空间允许，元器件的间距应尽可能宽。对于双面板一般应设计一面为SMD及SMC元件，另一面则为分立元件。 1.1 把PCB划分成数字区和模拟区 任何PCB设计的第一步当然是选择每个元件的PCB摆放位。我们把这一步称为“布板考虑“。仔细的元件布局可以减少信号互连、地线分割、噪音耦合以及占用电路板的面积。 电磁兼容性要求每个电路模块PCB设计时尽量不产生电磁辐射，并且具有一定的抗电磁干扰能力，因此，元器件的布局还直接影响到电路本身的干扰及抗干扰能力，这也直接关系到所设计电路的性能。

2016年《射频电路设计》实验

实验三RFID标签的设计、制作及测试一、【实验目的】 在实际的生产过程中，RFID电子标签在设计并测试完成后，都是在流水线上批量制造生产的。为了让学生体会RFID标签天线设计的理念和工艺，本实验为学生提供了一个手工蚀刻制作RFID电子标签的平台，再配合微调及测试，让学生在亲自动手的过程中，不断地尝试、提炼总结，从而使学生对RFID标签天线的设计及生产工艺，有进一步深刻的理解。 二、【实验仪器及材料】 计算机一台、HFSS软件、覆铜板、Alien Higgs芯片、热转印工具、电烙铁、标签天线实物，UHF测试系统，皮尺 三、【实验内容】 第一步（设计）：从UHF标签天线产品清单中，挑选出一款天线结构，或者自己设计一款标签天线结构，进行HFSS建模画图 第二步（制作）：将第一步中设计好的标签模型用腐蚀法进行实物制作 第三步（测试）：利用UHF读写器测试第二步中制作的标签实物性能 四、【实验要求的知识】 下图是Alien（意联）公司的两款标签天线，型号分别为ALN-9662和ALN-9640。这两款天线均采用弯折偶极子结构。弯折偶极子是从经典的半波偶极子结构发展而来，半波偶极子的总长度为波长的一半，对于工作在UHF频段的半波偶极子，其长度为160mm，为了使天线小型化，采用弯折结构将天线尺寸缩小，可以适用于更多的场合。ALN-9662的尺寸为70mm x 17mm，ALN-9640的尺寸为94.8mm x 8.1mm，之所以有不同的尺寸是考虑到标签的使用情况和应用环境，因为天线的形状和大小必须能够满足标签顺利嵌入或贴在所指定的目标上，也需要适合印制标签的使用。例如，硬纸板盒或纸板箱、航空公司行李条、身份识别卡、图书等。 ALN-9662天线版图 ALN-9640天线版图

ADS课程设计混频器

湖南理工学院 射频电路课程设计序号：609 论文题目：混频器的设计 姓名：刘志昌 院别：信息与通信工程 专业：电子信息工程 学号： 14072200213 指导老师：粟向军

目录 摘要.......................................................................... 错误！未定义书签。 一、混频器基本原理 ........................................... 错误！未定义书签。 二、具体设计过程 ................................................. 错误！未定义书签。 1．创建一个新项目....................................... 错误！未定义书签。 2．3dB定向耦合器设计............................... 错误！未定义书签。 3．低通滤波器............................................... 错误！未定义书签。 4．混频器频谱分析....................................... 错误！未定义书签。 （1）设计完整的电路............................ 错误！未定义书签。 （2）设置变量........................................ 错误！未定义书签。 （3）配置仿真器.................................... 错误！未定义书签。 5．噪音系数仿真........................................... 错误！未定义书签。 6．噪声系数随RF频率的变化.................... 错误！未定义书签。 7．三阶交调系数........................................... 错误！未定义书签。 8．功率－三阶交调系数............................... 错误！未定义书签。 三、总结.................................................................. 错误！未定义书签。参考文献：.............................................................. 错误！未定义书签。

射频电路PCB的设计技巧

射频电路PCB的设计技巧 摘要：针对多层线路板中射频电路板的布局和布线，根据本人在射频电路PCB设计中的经验积累，总结了一些布局布线的设计技巧。并就这些技巧向行业里的同行和前辈咨询，同时查阅相关资料，得到认可，是该行业里的普遍做法。多次在射频电路的PCB设计中采用这些技巧，在后期PCB的硬件调试中得到证实，对减少射频电路中的干扰有很不错的效果，是较优的方案。 关键词：射频电路；PCB；布局；布线 由于射频(RF)电路为分布参数电路，在电路的实际工作中容易产生趋肤效应和耦合效应，所以在实际的PCB设计中，会发现电路中的干扰辐射难以控制，如：数字电路和模拟电路之间相互干扰、供电电源的噪声干扰、地线不合理带来的干扰等问题。正因为如此，如何在PCB的设计过程中，权衡利弊寻求一个合适的折中点，尽可能地减少这些干扰，甚至能够避免部分电路的干涉，是射频电路PCB设计成败的关键。文中从PCB的LAYOUT角度，提供了一些处理的技巧，对提高射频电路的抗干扰能力有较大的用处。 1 RF布局 这里讨论的主要是多层板的元器件位置布局。元器件位置布局的关键是固定位于RF路径上的元器件，通过调整其方向，使RF路径的长度最小，并使输入远离输出，尽可能远地分离高功率电路和低功率电路，敏感的模拟信号远离高速数字信号和RF信号。 在布局中常采用以下一些技巧。 1．1 一字形布局 RF主信号的元器件尽可能采用一字形布局，如图1所示。但是由于PCB板和腔体空间的限制，很多时候不能布成一字形，这时候可采用L形，最好不要采用U字形布局(如图2所示)，有时候实在避免不了的情况下，尽可能拉大输入和输出之间的距离，至少1．5 cm 以上。

嵌入式系统课程设计报告(使用ADS编写交通灯程序及实时温度采集系统程序,含proteus图)

嵌入式系统 课程设计报告 设计任务一 十字路口交通灯控制 一、设计目的： 1．了解基于ARM7核的LPC2106的管脚功能和特点，掌握I/O 控制寄存器的设置方法； 2．掌握ARM7应用系统编程开发方法，能用C 语言编写应用程序； 3．熟练掌握ADS1.2软件的使用以及PROTEUS 仿真调试的方法； 二、具体任务： 1．采用PROTEUS 完成十字路口交通灯控制的硬件电路设计，要求单片机选型为飞利浦公司的LPC2106，东西南北方向分别设置红黄绿3个指示灯，东西方向和南北方向各用1个数码管显示通行时间； 2．用ADS1.2编写C 语言应用程序，完成十字路口交通灯控制； 3．采用PROTEUS 将应用程序装载在LPC2106中，进行仿真验证。要求东西方向和南北方向的数码管显示通行时间并倒计时，可以设置成一样，例如都是9秒倒计时；每当倒计时时间到，完成红黄绿指示灯的状态切换，模拟实现十字路口的交通灯管理控制。

三、硬件电路设计。 附图： 四、源程序。（只将C语言应用程序附在后面，其它项目文档不要提供，C语言应用程序要有一定的注释说明） 源程序： #include "config.h" void delay(unsigned int i) { while(i--) { unsigned char j; for(j=0;j<125;j++) { ; } } }

int main(void) { uint32 k; PINSEL0=0x00000000; PINSEL1=0x00000000; IODIR=0xFFFFFFFF; while(1) { IOSET=0x000019E1; delay(10000); IOCLR=0x000019E1; IOSET=0x00001FE1; delay(10000); IOCLR=0x00001FE1; IOSET=0x000001E1; delay(10000); IOCLR=0x000001E1; IOSET=0x00001F61; delay(10000); IOCLR=0x00001F61; IOSET=0x00001B61; delay(10000); IOCLR=0x00001B61; IOSET=0x000019A1; delay(10000); IOCLR=0x000019A1; IOSET=0x000013E1; delay(10000); IOCLR=0x000013E1; IOSET=0x000016E1; delay(10000); IOCLR=0x000016E1; IOSET=0x000001A1; delay(10000); IOCLR=0x000001A1; for(k=0;k<5;k++) { IOSET=0x00000011; delay(3000); IOCLR=0x00000010; delay(3000); } IOCLR=0x00000001;

射频电路设计公式

射频电路设计对特性阻抗Z的经验公式做公式化处理，参见P61 波阻抗公式： E H =Z= μ/ε=377Ω? 相速公式： v=ω β = 1 εμ 电抗公式： Xc= 1 Xl=ωL 直流电阻公式： R= l σS = l πa2σ 高频电阻公式： R′=a R 高频电感公式： L=R′ω 趋肤厚度公式： δ= 1πfμσ 铜线电感实用公式： L′=R a πfμσ= 2l 2 ? 1 πδμσ= 2l μ0/πσf= 1.54 f uH 高频电容公式： C=εA d 高频电导率： G=σA = ωεA = ωC 电容引线电感经验公式： L′=Rd?a πfμ.σ= 2lμ. = 771 f nH

电容引线串联电阻公式： R′=R?a 2δ = 2l 2πaσ πfμ.σ= l a μ.f πσ =4.8 fμΩ 电容漏电阻： R=1 G = 1 2πfC?tanΔ = 33.9exp6 f MΩ TanΔ的定义： ESR=tanΔωC 空气芯螺旋管的电感公式： L= πr2μ.N2螺旋管的电容： C=ε.?2πrN?2a l N =4πε.? raN2 l 微分算符的意义： ? x= 0? ? ?z ? ?y ? 0? ?? ? ?y ? ?x 电容，电感，电导，电阻的定义： C=εw d L= d G= σw R= d σw 特性阻抗表达式：

Z=L C 若是平行板传输线： Z=μεd w 关于微带线设计的若干公式： w/h < 1时， Z= Z. 2π ε′ 8? w + w 4? 其中， Z.=376.8Ω ε′=εr+1 + εr?1 1+ 12h? 1 2 +0.041? w2 w/h>1时 Z= Z. ε′? 1.39+ w h+ 2 3ln w h+1.444 其中， ε′=εr+1 + εr?1 1+ 12h? 1 2 如何设计微带线w/h<2时： w h = 8e A e2A?2 其中， A=2πZ Z. εr+1 2 + εr?1 εr+1 0.23+ 0.11 εr w/h>2时： W =2 (B?1?ln2B?1+ εr?1 (ln B?1 +0.39? 0.61 )) 其中， B= Z.π2Zεr 反射系数的定义：

根据ADS的带阻滤波器设计

电磁波与微波技术 课程设计 ----带阻滤波器的设计与仿真 课题：带阻滤波器的设计与仿真 指导老师： 姓名： 学号：

目录 1.设计要求 (3) 2.微带短截线带阻滤波器的理论基础 (3) 2.1理查德变换 (4) 2.2科洛达规则 (6) 3.设计步骤 (7) 3.1ADS 简介 (7) 3.2初步设计过程 (8) 3.3优化设计过程 (14) 3.4对比结果 (17) 4.心得体会 (17) 5.参考文献 (18)

1．课程设计要求： 1.1 设计题目：带阻滤波器的设计与仿真。 1.2设计方式：分组课外利用ads软件进行设计。 1.3设计时间：第一周至第十七周。 1.4 带阻滤波器中心频率：6GHz；相对带宽：9%；带内波纹： <0.2dB。 1.5 滤波器阻带衰减>25dB；在频率5.5GHz和6.5GHz处，衰 减<3dB；输入输出阻抗：50Ω。 2．微带短截线带阻滤波器的理论基础 当频率不高时，滤波器主要是由集总元件电感和电容构成，但当频率高于500Mz时，滤波器通常由分布参数元件构成，这是由于两个原因造成的，其一是频率高时电感和电容应选的元件值小，由于寄生参数的影响，如此小的电感和电容已经不能再使用集总参数元件；其二是此时工作波长与滤波器元件的物理尺寸相近，滤波器元件之间的距离不可忽视，需要考虑分布参数效应。我们这次设计采用短截线方法，将集总元件滤波器变换为分布参数滤波器，其中理查德变换用于将集总元件变换为传输段，科洛达规则可以将各滤波器元件分隔。 2.1 理查德变换

通过理查德变换，可以将集总元件的电感和电容用一段终端短路和终端开路的传输线等效。终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性，利用传输线的这一特性，可以实现集总元件到分布参数元件的变换。 在传输线理论中，终端短路传输线的输入阻抗为： 错误!未找到引用源。= 错误!未找到引用源。（1.0） 式中 错误!未找到引用源。 当传输线的长度错误!未找到引用源。= 错误!未找到引用源。时 错误!未找到引用源。 （1.1） 将式（1.1）代入式（1.1），可以得到 错误!未找到引用源。（1.2）式中 错误!未找到引用源。 （1.3） 称为归一化频率。

课程设计——基于ADS的微带滤波器设计

课程设计 报告 题目：基于ADS的微带滤波器设计姓名： 学号： 班级：电子101 专业：电子信息工程 指导老师： 提交时间： 2014-01-05

1.绪论 我们利用微波滤波器只让频率正确的的信号通过阻碍频率不同的信号的特性来区分信号。滤波器的性能对微波电路系统的性能指标有很大的影响，因此设计微波电路系统时设计出具有高性能的滤波器很重要。微带电路在微波电路系统应用广泛路。具有个体，质量轻、频带分布宽等特点，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，微带滤波器当中最基本的滤波器是微带低通滤波器，而别的滤波器可以通过低通滤波器为原型转化过来。其中最大平坦滤波器和切比雪夫滤波器是两种常用的低通滤波器的原型。因此本节将重点研究如何设计并优化微带滤波器 1.1 微带滤波器简介 滤波器是一个的二端口网络，对频率适合的信号进行传输，对频率不匹配的信号进行发射衰减，从而实现信号频谱过滤。典型的频率响应包括低通、高通、带通、带阻衰减。如图1-1所示. 还可以从不同角度对滤波器进行分类： (1)按功能分，低通滤波器，高通滤波器，带通滤波器，带阻滤波器，可调滤波器。 (2)按用的元件分，集总参数滤波器，分布参数滤波器，无源滤波器，有源滤波器，晶体滤波器，声表面波滤波器，等。

1.2微带滤波器的主要参数 （1）中心频率：一般取f0=（f1+f2）/2，f1、f2为带通或带阻滤波器左、右相对下降1dB或3dB边频点。窄带滤波器常以插损最小点为中心频率计算通带带宽。 （2）截止频率：指低通滤波器的通带右边频点及高通滤波器的通带左边频点。通常以1dB或3dB相对损耗点来标准定义。 （3）通带带宽：指需要通过的频谱宽度，BWxdB=（f2-f1）。f1、f2为以中心频率f0处插入损耗为基准，下降X（dB）处对应的左、右边频点。通常用X=3、1、0.5 即BW3dB、BW1dB、BW0.5dB 表征滤波器通带带宽参数。分数带宽=BW3dB/f0×100%， （4）纹波：指1dB或3dB带宽（截止频率）范围内，插损随频率在损耗均值曲线基础上波动的峰-峰值。 （5）带内波动：通带内插入损耗随频率的变化量。1dB带宽内的带内波动是1dB。 （6）带内驻波比：衡量滤波器通带内信号是否良好匹配传输的一项重要指标。理想匹配VSWR=1：1，失配时VSWR＞1。对于一个实际的滤波器而言，满足VSWR＜1.5：1的带宽一般小于BW3dB，其占BW3dB的比例与滤波器阶数和插损相关。 （7）回波损耗：端口信号输入功率与反射功率之比的分贝（dB）数，也等于|20Log10ρ|，ρ为电压反射系数。输入功率被端口全部吸收时回波损耗为无穷大。

ADS射频电路课程设计——混频器设计与仿真

混频器的设计与仿真 设计题目：混频器的设计与仿真 学生姓名： 学院： 专业： 指导老师： 学号： 日期: 2011年 12 月 20 日

目录 一、射频电路与ADS概述 (3) 1、射频电路概述 (3) 2、ADS概述 (3) 二、混频器的设计 (7) 1.混频器的基本原理 (7) 2、混频器的技术指标 (9) 三、混频器的设计 (9) 1、3 D B定向耦合器的设计 (9) 1.1、建立工程 (9) 1.2、搭建电路原理图 (10) 1.3、设置微带线参数 (11) 1.4、耦合器的S参数仿真 (12) 2、完整混频器电路设计 (17) 3、低通滤波器的设计................................... 2错误！未定义书签。 四、混频器性能仿真 (23) 1、混频器功能仿真 (23) 1.1、仿真原理图的建立 (23) 1.2功能仿真 (25) 2、本振功率的选择 (27) 3、混频器的三阶交调点分析 (28) 3.1、三阶交调点的测量 (28) 3.2、三阶交调点与本振功率的关系 (31) 4、混频器的输入驻波比仿真 (31) 五、设计总结 (33)

一、 射频电路与ADS 概述 1、 射频电路概述 射频是指超高频率的无线电波，对于工作频率较高的电路，人们经常称为“高频电路”或“射频（RF ）电路”或“微波电路”等等。 工程上通常是指工作频段的波长在10m ～ 1mm 或频率在30MHz ～ 300GHz 之间的电路。此外，有时还含有亚毫米波（ 1mm ～0.1mm 或300GHz ～ 3000GHz ）等。 一方面，随着频率升高到射频频段，通常在分析DC 和低频电路时乐于采用的基尔霍夫定律、欧姆定律以及电压电流的分析工具，已不精确或不再适用。分布参数的影响不容忽略。另一方面，纯正采用电磁场理论方法，尽管可以很好的全波分析和计及分布参数等的影响，但很难触及高频放大器、VCO 、混频器等实用内容。所以，射频电路设计与应用已成为信息技术发展的关键技术之一。 2、ADS 概述 ADS 电子设计自动化（EDA 软件全称为 Advanced Design System ，是美国安捷伦（Agilent ）公司所生产拥有的电子设计自动化软件；ADS 功能十分强大，包含时域电路仿真 (SPICE-like Simulation)、频域电路仿真 (Harmonic Balance 、Linear Analysis)、三维电磁仿真 (EM Simulation)、通信系统仿真(Communication System Simulation)和数字信号处理仿真设计（DSP ）；支持射频和系统设计工程师开发所有类型的 RF 设计，从简单到复杂，从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防的集成MMIC ，是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件。 2.1 ADS 的仿真设计方法 ADS 软件可以提供电路设计者进行模拟、射频与微波等电路和通信系统设计，其提供的仿真分析方法大致可以分为：时域仿真、频域仿真、系统仿真和电磁仿真；ADS 仿真分析方法具体介绍如下： 2.1.1 高频SPICE 分析和卷积分析（Convolution ） 高频SPICE 分析方法提供如SPICE 仿真器般的瞬态分析，可分析线性与非线性电路的瞬态效应。在SPICE 仿真器中，无法直接使用的频域分析模型，如微带线带状线等，可于高频SPICE 仿真器中直接使用，因为在仿真时可于高频SPICE )()/(1038Hz f s m f c ?==λ

射频电路设计技巧

实用资料——射频电路板设计技巧成功的RF设计必须仔细注意整个设计过程中每个步骤及每个细节，这意味着必须在设计开始阶段就要进行彻底的、仔细的规划，并对每个设计步骤的进展进行全面持续的评估。而这种细致的设计技巧正是国内大多数电子企业文化所欠缺的。 近几年来，由于蓝牙设备、无线局域网络(WLAN)设备，和移动电话的需求与成长，促使业者越来越关注RF电路设计的技巧。从过去到现在，RF电路板设计如同电磁干扰(EMI)问题一样，一直是工程师们最难掌控的部份，甚至是梦魇。若想要一次就设计成功，必须事先仔细规划和注重细节才能奏效。 射频(RF)电路板设计由于在理论上还有很多不确定性，因此常被形容为一种「黑色艺术」(black art) 。但这只是一种以偏盖全的观点，RF电路板设计还是有许多可以遵循的法则。不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些法则因各种限制而无法实施时，如何对它们进行折衷处理。重要的RF设计课题包括：阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板、波长和谐波...等，本文将集中探讨与RF电路板分区设计有关的各种问题。 微过孔的种类 电路板上不同性质的电路必须分隔，但是又要在不产生电磁干扰的最佳情况下连接，这就需要用到微过孔(microvia)。通常微过孔直径为0.05mm至0.20mm，这些过孔一般分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(bury via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型制程完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为组件的黏着定位孔。 采用分区技巧 在设计RF电路板时，应尽可能把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放

ADS实验报告

射频微波EDA课程报告 学院： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2015年5月

一、本课设学习目的 通过射频微波EDA课程设计的学习，在学习EDA仿真软件ADS使用方法的基础上，掌握最基本的射频无源/有源电路的工作原理与系统仿真设计。加深对于EDA的理解，并将理论与实践相结合，用实践证明理论，更深入掌握EDA。 二、本课设报告内容 （一）、利用ADS进行放大器匹配电路设计。要求：1）使用晶体管为bjt_pkg （参数beta=50），2）中心频率为1900MHz，对应的S21>30dB，S11和S22<-30dB。1）相关电路原理简介： （一）1.导入ac_vcc.dns，按照书本所示更改电路图，添加终端负载等元件，写入改变终端阻抗的方程： 2）必要的设计参数、步骤、仿真电路图 2.开始仿真，引入S21的矩形图，并插入标志，得到如下：

3.运行仿真，输出portZ （2）数据列表，可以看出，当频率大于等于400MHz 时，负载阻抗为35欧： 4.在数据显示窗中计算感抗，容抗值： （3）插入列表，显示电感值和感抗范围: freq 100.0 M Hz 200.0 M Hz 300.0 M Hz 400.0 M Hz 500.0 M Hz 600.0 M Hz 700.0 M Hz 800.0 M Hz 900.0 M Hz 1.000 GHz 1.100 GHz 1.200 GHz 1.300 GHz 1.400 GHz 1.500 GHz 1.600 GHz 1.700 GHz 1.800 GHz 1.900 GHz 2.000 GHz 2.100 GHz 2.200 GHz 2.300 GHz 2.400 GHz 2.500 GHz 2.600 GHz 2.700 GHz 2.800 GHz 2.900 GHz 3.000 GHz 3.100 GHz 3.200 GHz 3.300 GHz 3.400 GHz 3.500 GHz 3.600 GHz 3.700 GHz PortZ(2) 50.000 / 0.000 50.000 / 0.000 50.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000 35.000 / 0.000

ADS射频电路设计基础与典型应用解析

实验报告 课程名称： ADS射频电路设计基础与典型应用实验项目名称：交直流仿真分析 学院：工学院 专业班级：11级信息 姓名： 学号：1195111016 指导教师：唐加能 2014年12月23 日 预习报告

一、 实验目的 通过本节实验课程进一步熟悉使用ADS 软件，并学会使用ADS 软件进行交直流分析。 二、 实验仪器 电脑，ADS 仿真软件 三、 实验原理 （一）ADS 软件的直流，交流仿真功能 1.直流仿真 电路的直流仿真是所有射频有源电路分析的基础，在执行有源电路交流分析、S 参数仿真或谐波平衡仿真等其他仿真前，首先需要进行直流仿真，直流仿真主要用来分析电路的直流工作点。直流仿真元件面板主要包括直流仿真控制器、直流仿真设置控制器、参数扫描计划控制器、参数扫描控制器、节点设置和节点名控件、显示模板控件和仿真测量等式控件，这些面板上的原件经过设置以后既可以提供有源电路单点的直流分析，又可以提供有源电路参数扫描分析。 2.交流仿真 交流仿真能获得电路小信号时的多种参数，如电压增益、电流增益、跨导和噪声等。交流仿真执行时，首先对电路进行直流分析，并找到非线性原件的直流工作点，然后将非线性器件在静态工作点附近进行线性化处理，分析小信号在静态工作点附近的输入输出关系。 （二）交直流仿真面版与控制原件 1.直流仿真 图1中元件面板列出了直流仿真的所有仿真控件。 直流仿真控制器（DC ）：直流仿真控制器（DC ） 是控制直流仿真的最重要控件，使用直流仿真控制器可以设置仿 真的扫描参数和参数的扫描范围等相关参数。 直流仿真设置控制器（OPTIONS ）：直流仿真设置控制器主要用来设置直流仿真的外部环境和计算方式，例如，环境温度、设备温度、仿真的收敛性、仿真的状态提示和输出文件的特性等相关内容。

ADS-B综合课程设计报告

沈阳航空航天大学 综合课程设计ADS-B报文数据的解析研究 班级 学号 学生姓名 指导教师

课程设计任务书 课程设计的内容及要求： 一、设计说明 对接收到的ADS-B数据进行解析，就是要对航空报文有较多了解，根据编码协议对报文进行解码，从里面提取出有用信息，能让人直观理解报文信息二、设计要求 根据链路协议及编码协议，对报文解析，要实现： 1.能够解析出速度，高度，经纬度等重要信息； 2.界面尽量友好，误差要小； 3.数据能够实时更新 三、实验要求 用VC++实现编程和解析 四、推荐参考资料 五、按照要求撰写课程设计报告 成绩评定表

一、概述 空中交通管理的根本目的是使航线上的飞机安全、有效和有计划地在空域中飞行, 管制员需要对管制空域内飞机的飞行动态进行实时监视。传统的雷达监视手段采用询问/ 应答方式对目标探测。从长远来看, 雷达系统自身具有很多局限性: 雷达波束的直线传播形成了大量雷达盲区; 无法覆盖海洋和荒漠等地区; 雷达旋转周期限制了数据更新率的提高, 从而限制了监视精度的提高; 无法获得飞机的计划航路、速度等态势数据, 限制了跟踪精度的提高和短期冲突告警STCA ( Short TermConflict Alert ) 的能力。因此, 需要发展新的监视手段。 广播式自动相关监视ADS- B( Automatic DependentSurveillance- Broadcast ) 即航空器自动广播由机载星基导航和定位系统生成的精确定位信息, 地面设备和其他航空器通过航空数据链接收此信息, 卫星系统、飞机以及地基系统通过高速数据链进行空天地一体化协同监视。ADS- B 的精度和数据更新率比雷达高, 除位置信息外,ADS- B 还提供其他信息, 包括速度和飞行意向等, 尤其适合于山区、荒漠、边远机场等不宜建设雷达的区域, 也适合于高密度机场的监视, 是未来监视系统的重要组成部分和发展方向。 目前，ICAO（International Civil Aviation Organization，国际民用航空组织）高度重视ADS‐B 的发展与应用，并制订了相关的技术标准和发展规划，并一直在努力倡导在全球统一部署相同标准 ADS‐B 体系，实现全球范围内的飞行监控与数据共享。我国的民用航空业目前正处于成长期，飞机的数量、飞行的规模和空域的范围都在不断扩大，需要引进并吸收 ADS‐B 技术，以丰富和改进我们自己的空中交通管制系统和体系，并实现与国际最新技术的接轨。在 ADS ‐B 技术的吸收和应用中，需要不断地研究其基本原理，掌握其技术核心，促进实现国际先进技术与中国本地情况的不断融合。 图1 ADS-B技术在航空中的应用示意图

ADS射频电路设计基础与典型应用

实验报告 课程名称：ADS射频电路设计基础与典型应用实验项目名称：交直流仿真分析 学院：工学院 专业班级：11级信息 姓名： 学号：1195111016 指导教师：唐加能 2014年12月23 日

预 习 报 告 一、 实验目的 通过本节实验课程进一步熟悉使用ADS 软件，并学会使用ADS 软件进行交直流分析。 二、 实验仪器 电脑，ADS 仿真软件 三、 实验原理 （一）ADS 软件的直流，交流仿真功能 1.直流仿真 电路的直流仿真是所有射频有源电路分析的基础，在执行有源电路交流分析、S 参数仿真或谐波平衡仿真等其他仿真前，首先需要进行直流仿真，直流仿真主要用来分析电路的直流工作点。直流仿真元件面板主要包括直流仿真控制器、直流仿真设置控制器、参数扫描计划控制器、参数扫描控制器、节点设置和节点名控件、显示模板控件和仿真测量等式控件，这些面板上的原件经过设置以后既可以提供有源电路单点的直流分析，又可以提供有源电路参数扫描分析。 2.交流仿真 交流仿真能获得电路小信号时的多种参数，如电压增益、电流增益、跨导和噪声等。交流仿真执行时，首先对电路进行直流分析，并找到非线性原件的直流工作点，然后将非线性器件在静态工作点附近进行线性化处理，分析小信号在静态工作点附近的输入输出关系。 （二）交直流仿真面版与控制原件 1.直流仿真 图1中元件面板列出了直流仿真的所有仿真控件。 直流仿真控制器（DC ）：直流仿真控制器（DC ） 是控制直流仿真的最重要控件，使用直流仿真控制器可以设置仿 真的扫描参数和参数的扫描范围等相关参数。 直流仿真设置控制器（OPTIONS ）：直流仿真设置控制器主要用

射频工程师必读书籍

ADS，MWO，Ansoft还是CST、HFSS 频微波类书 希望对大家有点帮助： 1.《射频电路设计--理论与应用》『美』Reinhold Ludwig 著电子工业出版社 个人书评：射频经典著作，建议做RF的人手一本，里面内容比较全面，这本书要反复的看，每读一次都会更深一层理解. 随便提一下，关于看射频书籍看不懂的地方怎么办？我提议先看枝干或结论有个大概印象，实在弄不明白就跳过（当然可问身边同事同学或GOOGLE一下），跳过不是不管它了，而是尽量先看完自己能看懂的，看第二遍的时候再重点抓第一次没有看懂的地方，人的思维是不断升华的，知识的也是一个系统体系，有关联的，当你把每一块砖弄明白了，就自然而然推测出金字塔塔顶是怎么架设出来的。 2. 《射频通信电路设计》『中』刘长军著科学技术出版社 个人书评：有拼凑之嫌（大量引用书1和《微波晶体管放大电路分析与设计》内容），但还是有可取之处，加上作者的理解，比看外文书（或者翻译本）看起来要通俗易懂，毕竟是中国人口韵。值得一看，书上有很多归纳性的经验. 3．《高频电路设计与制作》『日』市川欲一著科学技术出版社 个人书评：本人说实话比较喜欢日本人写书的风格和语言，及其通俗，配上图示，极其深奥的理论看起来明明朗朗，比那些从头到尾只会搬抄公式的某些教授强们多了，本书作者的实践之作，里面都是一些作者的设计作品和设计方法，推荐一看. 4. 《LC滤波器设计与制作》『日』森荣二著科学技术出版社 个人书评：语言及其通俗易懂，完全没有深奥的理论在里面，入门者看看不错，但是设计方法感觉有点落后，完全手工计算.也感觉内容的太细致，此书一般. 5. 《振荡电路设计与应用》『日』稻叶宝著科学技术出版社 个人书评：这边书还不错，除了学到振荡电路设计，还学到了很多模拟电路的基础应用，唯一缺点书中的内容涉及频率的都不够高（k级，几M,几十，几百M的振荡器），做有源电路的可以看一下,整体感觉还行. 6. 《锁相环电路设计与应用》『日』远坂俊昭著科学技术出版社 个人书评：对PLL原理总是搞不太明白的同学可以参考此书，图形图片很多，让人很直观明白，比起其他PLL书只会千篇一律写公式强千倍。好书，值得收藏！ 7. 《信号完整性分析》『美』Eric Bogatin 著电子工业出版社 个人书评：前几章用物理的方法看电子，感觉不好理解，写的感觉很拗口，翻译好像也有些不到位，但后面几章写的确实好，尤其是关于传输线的，对你理解信号的传输的实际过程，能建立一个很好的模型，推荐大家看一下，此书还是不错的.（看多了RF的，换换胃口）8. 《高速数字设计》『美』Howard Johnson著电子工业出版社 个人书评：刚刚卓越买回来，还没有动“她”呢，随便翻了下目录，做高速电路和PCB Layout 的工程师一看要看下，这本书也是经典书喔！ 9.《蓝牙技术原理开发与应用》『中』钱志鸿著北京航空航天大学出版社 个人书评：当时自己做蓝牙产品买的书，前2年仅有的几本，上面讲了一下蓝牙的基本理论（恰当的说翻译了蓝牙标准），软件，程序的东西占大部分内容. 10.《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》『中』郑军奇著电子工业出版社 个人书评：实战性和很强的一本书，本人做产品经常要送去信息产业部电子研究5所做EMC 测试，认证.产品认证是产品成功的临门一脚，把这脚球踢好，老板会很赏识你的，如果你也负责产品的EMC，这本书必读。作者写有很多实例，很有代表性，对你解决EMC问题，会有引导性（指导性）的的意义。

ADS教程第2章

实验二系统模拟基础 概要 这一章介绍了如何使用行为模型建立一个系统（例如我们要做的接收系统），这一步是设计系统的第一步，通过对系统级行为模型的模拟，来接近所需的系统性能。先设定系统组件为所需的性能，然后逐步用独立的电路替换，并可以比较两者的性能差异。 目标 ●使用上一章的技巧和经验 ●使用行为模型（滤波器、放大器、混频器）建立一个RF接收器的系统 项目，RF＝1900MHz，IF＝100MHz ●使用一个RF源，带相位噪声的本振LO和一个噪声控制器 ●测试系统：S参数，频谱，噪声等等 目录 1.建立一个新的系统项目和原理图 (21) 2.建立一个由行为模型构成的RF接收系统 (21) 3.设置一个带频率转换的S参数模拟 (22) 4.画出S21数据 (24) 5.提高增益，再模拟，绘制出另一条曲线 (25) 6.设置一个RF源和一个带相位噪声的本振LO (26) 7.设置一个谐波噪声控制器 (27) 8.设置谐波模拟 (29) 9.模拟并画出响应：pnmx和Vout (32) 10.选学－SDD（象征性定义的元件）模拟 (33)

步骤 1.建立一个新的系统项目和原理图 使用上一章学到的方法，建立一个新的项目取名rf_sys 2. 建立一个由行为模型构成的RF接收系统 a．Butterworth滤波器：在元件模型列表窗口中找到带通滤波器项目Filters-Bandpass。插入一个Butterworth滤波器。设定为：中心频率Fcenter＝1.9GHz。 通带带宽BWpass＝200MHz，截止为BWstop＝1GHz。 b．放大器：在元件模型列表窗口中找到System-Amps&Mixers项目，插入放大器Amplifier。设定S21＝dbpolar（10，180）。 c．Term：在port1插入一个端口。端口Terms在元件模型列表窗口的Simulation-S_Param中找。 关于Butterworth滤波器请注意－Butterworth滤波器的行为模型是理想情况的，所以在通带内没有波纹。换成滤波器和放大器的电路模型以后， 会产生波纹。对于带波纹的系统滤波器，可以采用椭圆滤波器的行为模型。 接下来要往系统中添加混频器和本振LO的行为模型。 d．在元件模型列表窗口中找到System-Amps&Mixers项目，在功放amp输出口 插入一个混频器Mixer的行为模型，注意是插入Mixer而不是

ADS低通滤波器的设计与仿真

电磁场与微波技术 课程设计报告 课程题目：低通滤波器的设计与仿真姓名： 指导老师： 系别：电子信息与电气工程系专业：通信工程 班级： 学号： 完成时间：

低通滤波器的设计与仿真 摘要：微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号, 使其不能通过滤波器, 只让需要的信号通过。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。微带电路具有体积小，重量轻、频带宽等诸多优点，近年来在微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一。 关键词：ads；微带线；低通滤波器

一、设计思路 1、设计要求：截止频率：1.1GHz，通带内波纹小于0.2dB，在 1.21GHz 处具有不小于 25dB 的带外衰减。 2、方案选择 利用椭圆函数滤波器设计并仿真，经过优化后，结果调出来的波形能达到指标，但波形会形成带阻波形，只能实现在一定范围内低通。所以不选。 利用切比雪夫滤波器设计并仿真，经过优化调试后可用。 3、设计法案 首先用 LC 设计低通滤波器集总参数模型当频率工作在高频时，要用微带线代替 LC 元件。高阻抗微带线代替串联电感，低阻抗微带线代替并联电容。一般取 Zhigh=120Ω，Zlow=20Ω。在输入和输出加上 50Ω微带线。然后根据设计要求通过 ADS 自带的Linecalc 计算转换过来的微带线长和宽。在进行设计时，主要以滤波器的 S 参数作为优化目标进行优化仿真。 S21（S12） S（表示传输参数，滤波器的通带，阻带的位置以及衰减，起伏全部表现在 S21（S12）随频率变化的曲线上。S11（S22）参数是输入、输出端口的反射系数，由它可以换算输入输出的电压驻波比。如果反射系数过大，就会导致反射损耗过大，影响系统的后级匹配，使系统性能下降。 板材设置：H（基板厚度）=0.8mm，Er（基板相对介电常数）=2.2，Mur （磁导率）=1，Cond（金属电导率）=1E+50，Hu（封装高度）=1E+033mm，T （金属层厚度）=0.01mm，TanD （损耗角正切）=0。 二、仿真过程及电路原理图、版图、S 参数等 经过ADS软件的仿真和折中，以下就以相对比较好的方案为例介绍详细过程以及电路和版图仿真的情况。