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物联网射频识别（RFID）技术与应用射频基础知识点击此处结束放映与电子通信相关的射频概念1史密斯圆图2S参数3ADS设计与仿真举例4物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用ADS设计与仿真举例4点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用4.1LC滤波器的ADS设计与仿真1.滤波器的基本原理射频滤波器在无线通信系统中至关重要，起到选择频带和信道的作用，并且能滤除谐波，抑制杂散。在射频电路设计时，经常会用滤波器从各种电信号中提取出想要的频谱信号。滤波器的基础是谐振电路，它是一个二端口网络，对通带内频率信号呈现匹配传输，对阻带频率信号失配而进行发射衰减，从而实现信号频率过滤功能。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用（1）通过原理图设计1.新建一个工程名为Step_Filter的工程，同时在ADS（main）主窗口中设置长度单位为millimeter。点击此处结束放映→→物联网射频识别（RFID）技术与应用2.建立低通滤波器设计单击建立原理图，命名为lpf，选择元器件建立如图4.1的原理图；设置S_PARAMETERS，“Step-size”选项改为500MHz，其他默认，如图4.2点击此处结束放映图4.1图4.2物联网射频识别（RFID）技术与应用3仿真点击进行仿真，仿真成功后添加S（2，1），选择dB为单位，如下图所示→点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用最后结果如图3点击此处结束放映图3物联网射频识别（RFID）技术与应用在lpf原理图中，点击，弹出“TuneParameters”对话框，如图4点击此处结束放映图4物联网射频识别（RFID）技术与应用然后单击lpf原理图中的C1原件，勾选“C1”选项，如图5，同样的方法添加C2，L1，就会和上面图4一样了。点击此处结束放映图5物联网射频识别（RFID）技术与应用接着设置调谐值范围，在“TuneParameters”对话框中可以改变调谐器件的参数范围。其中，改变Min、Max中的值可以调整调谐范围；改变Step中的值可以调整调谐的步进。拖动“TuneParameters”对话框中的滑块，调节参数，观察S21参数的变化，如图6。调谐得到满意结果后，单击【UpdataSchematic】按钮把调谐好的值更新到原理图。单机【Close】结束调谐点击此处结束放映图6物联网射频识别（RFID）技术与应用（2）通过滤波器设计向导设计1.滤波器设计指标设计一个4GHz的低通滤波器，指标如下A.具有最平坦响应，通带内纹波系数小于2B.截止频率为4GHzC.在8GHz处的插入损耗必须大于15dBD.输入/输出阻抗为502.滤波器电路生成（1）.在Step_Filter工程中建立一个名为Filter_micro_lpf的原理图，执行菜单命令【】→【】，弹出如图7对话框。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映图7物联网射频识别（RFID）技术与应用选择【】，单击ok，弹出如图8对话框点击此处结束放映图8物联网射频识别（RFID）技术与应用(2).单击图标，在刚建立的‘Filter_micro_lpf’原理图中出现元器件列表，如图9点击此处结束放映图9物联网射频识别（RFID）技术与应用选择双端口低通滤波器模型，弹出的对话框中单击ok，并将双端口低通滤波器添加到原理图中。(3).重新回到图8，打开【】标签页，在【】下拉列表中选择“MaximallyFlat”(巴特沃兹响应)。(4).输入滤波器参数A.Ap（dB）=2：滤波器的纹波系数为2B.Fp=4GHz：滤波器的通带截止频率为4GHzC.Fs=8GHz：滤波器的阻带截止频率为8GHzD.As(dB)=15:滤波器截止频率处损耗大于15dBE.FirstElement选择为“Series”：第一个元器件是串联元器件。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用（5）.设置好后，单击【Redraw】（刷新）按钮，即可看到刷新后的巴特沃兹响应曲线，如图10。点击此处结束放映图10物联网射频识别（RFID）技术与应用然后单击【Design】，返回原理图，双击滤波器元器件模型【】查看滤波器参数，如图11点击此处结束放映图11物联网射频识别（RFID）技术与应用（6）.单击【】，选中【】，单击ok，勾选【】选项，单击【】，单击ok，所有参数都在原理图窗口显示出来（7）单击【】，然后单击【】，就可以得到滤波器的子电路，如图12点击此处结束放映图12物联网射频识别（RFID）技术与应用（8）.再次回到图8，选择【】，进行滤波器仿真设置，”start”设置0MHz，”stop”设置10GHz，”step”设置20MHz如图13点击此处结束放映图13物联网射频识别（RFID）技术与应用单击【】仿真，仿真结果如图14点击此处结束放映图14物联网射频识别（RFID）技术与应用此时一个集总参数滤波器设计完成。由于上述滤波器电路工作频率高，不宜采用集总元件，需要把集总元件转化为分布参数元件，这里采用Richards变换和Kuroda等效来实现。（9）.Kuroda转换法：单击【】即图8菜单栏上的【】，打开滤波器转换助手对话框，如图15点击此处结束放映图15物联网射频识别（RFID）技术与应用（10）.选则‘LCtoTLine’选项，单击集总参数元件形式【】选中串联电感，将会出现图16电感转换页面点击此处结束放映图16物联网射频识别（RFID）技术与应用单击【】，然后单击【AddAll】，单击【Transform】，接着单击【】返回，单击并联电容【】，出现图17对话框点击此处结束放映图17物联网射频识别（RFID）技术与应用单击【】，单击【Add】，添加C1，单击【Transform】把电容转换成并联开路传输线。转换后电路如图18单击【】返回滤波器转换助手对话框，选中【】，开始进行Kuroda转换（11）.单击‘AddTransmissionLines’中的【】按钮在输入端口添加一个单元器件,同样单击【】按钮在输出端口添加一个单元器件。添加后的原理图如图19点击此处结束放映图18物联网射频识别（RFID）技术与应用（12）.单击【】，然后单击【Add】添加这对转换，单击【Transform】按钮，进行Kuroda转换，同样选择【】，单击【Add】，在单击【Transform】，转换后如图20点击此处结束放映图19图20物联网射频识别（RFID）技术与应用（13）.仍在【】（转换助手）中选中【】，单击短截线【】，然后单击【AddAll】添加所有短截线到微带线转换，同时设置基片厚度【】和基片介电常数【】如图21点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用单击【Transform】把短截线转换为微带线，单击【ok】完成转换，转换后的滤波器子电路如图22点击此处结束放映图22物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映图23单击【】回到原理图，在原理图中添加【】和【】，设置S参数，‘Start’为0GHz，‘STop’为10GHz，‘Step’为0.02GHz，如图23物联网射频识别（RFID）技术与应用单击【】仿真，在数据显示窗口添加S21参数观察，如图24从图中得，滤波器在4GHz处插入损耗为1.368dB，基本满足设计要求。点击此处结束放映图24物联网射频识别（RFID）技术与应用4.2锁相环ADS设计与仿真1.锁相环技术基础在通信系统中，产生可变的本振信号（LO）或电路时钟的方法有倍频/混频、直接数字频率合成（DDS）和锁相环技术（PLL）。其中，倍频/混频方法杂散较大，谐波难以抑制，DDS器件工作频率较低且功耗较大，而PLL技术相对来说具有应用方便灵活与频率范围宽等优点，是现阶段主流的频率合成技术。目前，PLL半导体芯片的供应商主要包括模拟器件公司（ADI）、美国国家半导体公司（NS）和德州仪器（TI）等，市场上的主要型号包括ADF4111(ADI)、LMX2346(NS)和TRF3750(TI)。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用4.2.1反馈控制电路简介在无线电技术中，为了改善电子设备的性能，广泛采用各种的反馈控制电路。常用的有自动相位控制（APC）电路，也称为锁相环路（PLL-PhaseLockedLoop），自动增益控（AGC）电路以及自动频率控制（AFC）电路。它们所起的作用不同，电路构成也不同，但它们同属于反馈控制系统，其基本工作原理和分析方法是类似的。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用1.自动增益控制电路（AGC）自动增益控制电路是某些电子设备特别是接收设备的重要辅助电路之一，其主要作用是使设备的输出电平保持一定的数值。所以也叫自动电平控制（ALC）电路。自动增益控制电路是一种反馈控制电路，当输入信号电平变化时，用改变增益的方法，维持输出信号电平基本不变的一种反馈控制系统。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用AGC电路接收方框图如图4.1所示。点击此处结束放映图4.1AGC电路的接收方框图物联网射频识别（RFID）技术与应用工作原理:它的工作过程是输入信号经放大、变频、再放大后，到中频输出信号，然后把此输出电压经检波和滤波，产生控制电压，反馈回到中频、高频放大器，对他们的增益进行控制。所以这种增益的自动调整主要由两步来完成：第一，产生一个随输入信号而变化的直流控制电压(叫AGC电压)；第二，利用AGC电压去控制某些部件的增益,使接收机的总增益按照一定规律而变化。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映产生控制信号的简单的AGC电路如图4.2所示。图4.2简单的AGC电路物联网射频识别（RFID）技术与应用工作原理：图4.2是简单AGC电路,这是一种常用的电路。是中频放大管，中频输出信号经检波后，除了得到音频信号外，还有一个平均分量（直流），它的大小和中频输出载波幅度成正比，经滤波器，把检波后的音频分量滤掉，使控制电压不受音频电压的影响，然后把此电压（AGC控制电压）加到的基极，对放大器进行增益控制。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.自动频率控制（AFC）电路AFC电路也是一种反馈控制电路。他控制的对象是信号的频率，其主要作用是自动控制振荡器的振荡频率。例如，在调频发射机中如果振荡频率漂移，则利用AFC反馈控制作用，可以适当减少频率变化，可以提高频率稳定度。又如在超外差接收机中，依靠AFC系统的反馈调整作用，可以自动控制本振频率，使其与外来信号频率之差值维持在接近中频得数值。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用2.自动频率控制（AFC）电路AFC电路也是一种反馈控制电路。他控制的对象是信号的频率，其主要作用是自动控制振荡器的振荡频率。例如，在调频发射机中如果振荡频率漂移，则利用AFC反馈控制作用，可以适当减少频率变化，可以提高频率稳定度。又如在超外差接收机中，依靠AFC系统的反馈调整作用，可以自动控制本振频率，使其与外来信号频率之差值维持在接近中频得数值。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用点击此处结束放映自动频率控制(AFC)的原理框图图4.3AFC的原理方框图物联网射频识别（RFID）技术与应用工作原理:图4.3是AFC的原理框图。被稳定的振荡器频率f0与标准频率fr在频率比较器中进行比较。当f0=fr时，频率比较器无输出，控制元件不受影响；当f0≠fr时，频率比较器有误差电压输出，该电压大小与|f0-fr|成正比。此时，控制元件的参数即受到控制而发生变化，从而使发生变化，直到使频率误差减小到某一定值Δf，自动频率微调过程停止，被稳定的振荡器就稳定在f0=f0±Δf的频率上。点击此处结束放映物联网射频识别（RFID）技术与应用AFC电路是以消除频率误差为目的的反馈控制电路,由于它的基本原理利用频率误差电压去消除频率误差,这样,当电路达到平衡时,必然有剩余的频率误差存在,无法