ADS收发信机系统仿真

实验实验：：ADSADS系统级仿真系统级仿真本实验将介绍如何使用行为级的功能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。模块实现收发信机的系统级仿真。实验目的实验目的¾¾使用诸如滤波器、放大器、混频器等行为级的功使用诸如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。能模块搭建收发信机系统。¾¾运用运用SS参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。数进行模拟检测。进行仿真的收发信机方案进行仿真的收发信机方案¾¾零中频接收机方案零中频接收机方案¾¾外差式接收机方案外差式接收机方案¾¾外差式发射机方案外差式发射机方案一、一、零中频接收机仿真零中频接收机仿真1.1.仿真原理图仿真原理图2.2.射频前端参数设置射频前端参数设置¾¾最前端的微波带通滤波器采用最前端的微波带通滤波器采用44阶切比雪夫通带滤阶切比雪夫通带滤波器，中心频率为波器，中心频率为2140MHz2140MHz，，3dB3dB带宽为带宽为80MHz80MHz，止带宽为，止带宽为400MHz400MHz，期望能够得到，期望能够得到--25dB25dB的带外衰减。另外，通带波纹为的带外衰减。另外，通带波纹为0.1dB0.1dB，插入损耗，插入损耗为为--1dB1dB。。¾¾LNALNA的增益为的增益为21dB21dB，噪声系数为，噪声系数为2dB,2dB,故我们将所故我们将所选的选的AmplifierAmplifier设置为设置为S21=dbpolar(21,180)S21=dbpolar(21,180)，，NF=2dBNF=2dB。。射频前端仿真模块图射频前端仿真模块图3.3.混频部分参数设置混频部分参数设置¾¾下变频部分的混频器选用下变频部分的混频器选用SystemSystem--Amps&MixerpaletteAmps&Mixerpalette中中的的behavioralMixerbehavioralMixer，注意不要错选成，注意不要错选成Mixer2Mixer2，它是用来，它是用来进行非线性分析的，而进行非线性分析的，而MixerMixer才是用来进行频率转换的。才是用来进行频率转换的。将混频器的边带设为将混频器的边带设为LOWERLOWER，增益为，增益为10dB10dB，，NFNF为为13dB13dB。。¾¾本振在本振在SourcesSources--FreqDomainpaletteFreqDomainpalette选一电压源，由于接选一电压源，由于接收机中频为收机中频为00，故本振频率应和输入信号频率一致，这里，故本振频率应和输入信号频率一致，这里设为变量设为变量LO_freqLO_freq，可以用，可以用VARVAR很方便的进行赋值，输出很方便的进行赋值，输出电压设为电压设为1V1V。。¾¾由于要将接收信号分为同相和正交两路，所以本振信号也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移相9090°°，再进入混频器混频，所以还要用到移相器和功，再进入混频器混频，所以还要用到移相器和功率分离器，它们都可以从率分离器，它们都可以从SystemSystem--PassivepalettePassivepalette中找到中找到的。的。混频部分各仿真模块图混频部分各仿真模块图4.4.模拟基带部分参数设置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成。信道选择滤波器采用55阶切比雪夫低通滤波阶切比雪夫低通滤波器，通带波纹为器，通带波纹为0.01dB0.01dB，，--3dB3dB频率转折点为频率转折点为1.92MHz1.92MHz，止带截点频率为，止带截点频率为5MHz5MHz，期望得到，期望得到36dB36dB的邻道衰减。基带放大器的增益在的邻道衰减。基带放大器的增益在0~66dB0~66dB之之间可调，所以也设为变量间可调，所以也设为变量G5G5，，NFNF为为15dB15dB。最后。最后在基带输出端加入端口在基带输出端加入端口Term2Term2和和Term3Term3。。模拟基带部分仿真模块图模拟基带部分仿真模块图5.5.接收机接收机频带选择性仿真频带选择性仿真我们使用我们使用SS参数仿真进行接收机的系统选择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，性分析。首先是接收机的频带选择性分析，S_parameterS_parameterSimulationControllerSimulationController设置为从设置为从1GHz1GHz到到3GHz3GHz以以10MHz10MHz为步进进行仿真。为步进进行仿真。接收机的频带选择性仿真结果接收机的频带选择性仿真结果（（11））接收机在频带选择滤波器的中心频率拥有接收机在频带选择滤波器的中心频率拥有20dB20dB的最的最大增益，也就是大增益，也就是LNALNA的增益减去微波带通滤波器的插入损的增益减去微波带通滤波器的插入损耗。在偏离中心频率耗。在偏离中心频率70MHz70MHz处可得到处可得到25dB25dB左右的衰减。左右的衰减。接收机的频带选择性仿真结果接收机的频带选择性仿真结果（（22））接收机射频前端的接收带宽为接收机射频前端的接收带宽为6MHz6MHz，和，和WCDMAWCDMA系统对移动终端下行链路的要求是相吻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合的，而且通带内的波动不超过0.125dB0.125dB。。6.6.接收机信道选择性仿真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。的电路图就是整个系统的原理图。信道选择性仿真中的信道选择性仿真中的S_parameterS_parameterSimulationSimulationControllerController设置设置¾¾需要注意的是要对需要注意的是要对S_parameterSimulationControllerS_parameterSimulationController的的ParametersParameters栏进行设置，启动栏进行设置，启动ACfrequencyconversionACfrequencyconversion，，并将并将SS--parameterparameterfreq.conv.portfreq.conv.port设为设为11端口。端口。信号源和信号源和VARVAR设置设置¾¾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出的接收信号，输入功率和信号频率在VARVAR中赋值，这里中赋值，这里用的是接收机所能接收的最低信号电平用的是接收机所能接收的最低信号电平--108dBm108dBm，因此将，因此将基带基带VGAVGA定为最大增益定为最大增益66dB66dB。。接收机信道选择性仿真结果（接收机信道选择性仿真结果（11））接收机信道选择性仿真结果（接收机信道选择性仿真结果（22））¾¾从图中可以看到，中心频率从图中可以看到，中心频率2.14GHz2.14GHz处的增益为处的增益为96dB96dB，为系统的最大增益；邻道抑制达到了，为系统的最大增益；邻道抑制达到了49.4dB49.4dB，优于设计目标；通频带宽为，优于设计目标；通频带宽为3MHz3MHz，一般，一般接收的信息都集中在离中心频率接收的信息都集中在离中心频率2MHz2MHz的范围内，的范围内，因此不会导致接收到的信号产生较大的失真；通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带内的波动不大于0.15dB0.15dB。。7.7.接收机系统预算增益仿真接收机系统预算增益仿真¾¾通过这个仿真我们将看到系统总增益在系统各个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。是已知的，所以我们就用交流分析来进行仿真。接收机系统预算增益仿真参数设置接收机系统预算增益仿真参数设置¾¾频率栏设为频率栏设为SinglepointSinglepoint，，频率为频率为2.14GHz2.14GHz，，ParametersParameters栏中的栏中的EnableEnableACfrequencyconversionACfrequencyconversion和和PerformbudgetPerformbudgetdimulationdimulation都要激活。都要激活。(1)ACSimulationController(1)ACSimulationController两次仿真的两次仿真的VARVAR设置设置¾¾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。当较为全面的分析结果。当VGAVGA增益为最大值增益为最大值66dB66dB时，信时，信号源的功率电平为接收机的灵敏度号源的功率电平为接收机的灵敏度--108dBm108dBm（已考虑了天（已考虑了天线双工器的损耗），反之，当线双工器的损耗），反之，当VGAVGA的增益最小时，信号源的增益最小时，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在VARVAR中反映出来。中反映出来。预算增益方程预算增益方程¾¾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，选择好输入端择好输入端RF_sourceRF_source和输出端和输出端Term2Term2（因为（因为I/QI/Q两支路的两支路的增益分配完全相同，故任意仿真其中的一条即可），点击增益分配完全相同，故任意仿真其中的一条即可），点击GenerateGenerate和和HighlightHighlight就可设置好预算路径，同时系统将自就可设置好预算路径，同时系统将自动生成预算增益方程动生成预算增益方程BudGainBudGaincomponentcomponent设置设置¾¾最后我们从最后我们从SimulationSimulation--ACpaletteACpalette中选出中选出BudGainBudGaincomponentcomponent，将其设置为如图即可。请注意，将其设置为如图即可。请注意““，，””的个数。的个数。进行预算增益仿真进行预算增益仿真¾¾进行仿真后我们将进行仿真后我们将YY轴设为轴设为BudGainBudGain，但图中并没有任何，但图中并没有任何曲线生成，而如果在曲线生成，而如果在YY轴的轴的BudGainBudGain后键入后键入[0][0]后，增益预后，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，