2．4 GHz收發(fā)系統(tǒng)射頻前端的ADS設(shè)計與仿真
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0 引 言
近年來，隨著無線通信業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，通信頻段已經(jīng)越來越擁擠。1985年美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)授權(quán)普通用戶可以使用902 MHz，2．4 GHz和5．8 GHz三個“工業(yè)、科技、醫(yī)學”(ISM)頻段。ISM頻段為無線通信設(shè)備提供了無需申請在低發(fā)射功率下就能直接使用的產(chǎn)品頻段，極大地推動了無線通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。雖然目前無線數(shù)字通信技術(shù)已經(jīng)相當成熟，但射頻設(shè)計仍然是移動通信設(shè)計的瓶頸。射頻電路的設(shè)計主要圍繞著低成本、低功耗、高集成度、高工作頻率和輕重量等要求而進行。ISM頻段的射頻電路的研究對未來無線通信的發(fā)展具有重大的意義。國內(nèi)外許多文獻都對此作了研究，文獻[2]中介紹了在無線高速數(shù)據(jù)通信環(huán)境下，2．4 GHz發(fā)射機的設(shè)計。文獻[3]介紹了一種低功耗的CMOS集成發(fā)射機的設(shè)計。
ADS(Advanced Design System)軟件是Agilent公司在HPEESOF系列EDA軟件基礎(chǔ)上發(fā)展完善的大型綜合設(shè)計軟件。它功能強大能夠提供各種射頻微波電路的仿真和優(yōu)化設(shè)計廣泛應(yīng)用于通信航天等領(lǐng)域。本文主要介紹了如何使用ADS設(shè)計收發(fā)系統(tǒng)的射頻前端，并在ADS的模擬和數(shù)字設(shè)計環(huán)境下進行一些仿真。
l 發(fā)射端的建模與仿真
由于設(shè)計是建立在實驗室中已有的中頻調(diào)制和解調(diào)的硬件基礎(chǔ)上的，因此發(fā)射端和接收端不考慮信號的調(diào)制和解調(diào)過程。實驗室中的中頻調(diào)制模塊可以輸出大概8～10 dBm的40 MHz已調(diào)中頻信號，經(jīng)過分析選擇，該發(fā)射端的各個模塊均參考MAXlM公司的集成模塊的參數(shù)而設(shè)計。本地振蕩器采用的是MAX2700。MAX2700是壓控振蕩器，通過設(shè)計合適的外圍電路可以使它輸出2．4 GHz的信號?；祛l器采用的是MAX2660，MAX2660是有源混頻器，可以提供一定的增益。功率放大器采用的是MAX2240，MAX2240的最大輸出功率是15．3 dBm。發(fā)射端所用到的濾波器可以使用ADS軟件中的濾波器設(shè)計工具進行設(shè)計。由于實際的濾波器的插入損耗大概為1～2 dB，該設(shè)計中取濾波器的插入損耗均為1 dB。通過在ADS軟件中的模擬電路設(shè)計環(huán)境進行建模。
在該發(fā)射端模型中，中頻信號為40 MHz，-10 dBm大小的信號。在ADS的模擬設(shè)計環(huán)境下，對該發(fā)射端進行設(shè)計并作預算仿真，該仿真主要是為了測量各個模塊的增益、噪聲系數(shù)、三階互調(diào)截點等。該仿真過程如圖1所示。
從表1仿真結(jié)果中可以看出，整個發(fā)射端的總增益為17．783 dB。輸入的中頻信號為-10 dBm，所以功率放大器輸出的射頻信號大小為7．783 dBm。 |
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