模拟对讲机单元电路模块化——接收机射频部分
1、射频带通滤波器（RF — BPF）
射频带通滤波器主要用来抑制工作频带外的外来干扰信号，以防止干扰信号影响接收机对有用信号的正常接收；射频带通滤波器性能指标的优劣对接收机抗干扰能力的强弱有着重要的影响，射频带通滤波器有两级，分别位于低噪声放大器（LNA）的两侧；射频带通滤波器的主要性能指标有带内插损、带内波动和带外抑制。不同的应用场合对性能指标的要求也有所不同，以下分别就不同频段、不同档次的机型所使用的射频带通滤波器做一详细介绍。
1.1 电调谐射频带通滤波器
电调谐射频带通滤波器的通频带可以在工作频带内移动，所以可以获得较好的选择性（较高的带外抑制），从而大大提高接收机的抗干扰能力，高端模拟对讲机都采用这种射频带通滤波器。模拟对讲机由于工作频段的不同而采用不同形式的本振频率，其中，UHF频段采用超内差本振频率，即本振信号的频率比有用信号的频率低一个中频频率；VHF频段则使用超外差本振频率，即本振信号的频率比有用信号的频率高一个中频频率。因为本振信号频率与有用信号频率关系的不同，所以干扰信号起作用（与本振信号混频后落入中频带内）的频段也有所不同，即，UHF频段干扰信号起作用的频段在工作频带左侧，VHF频段干扰信号起作用的频段在工作频带右侧。所以射频带通滤波器在不同工作频段有不同的性能指标要求。以下按频段分别给出电路形式和性能指标分析。
1.1.1 UHF频段电调谐射频带通滤波器
位于低噪声放大器输入级的射频带通滤波器的插入损耗对接收机系统噪声系数影响较大，故输入级的滤波器插入损耗应小于输出级的滤波器，所以输入级的滤波器选用三阶的滤波器，输出级为了获得较大的带外抑制而选用五阶的滤波器。
电路形式如图1-1所示：
RFout
C2
C1
C3
F
(a) 低噪放输入级射频带通滤波器
470pF
C15
470pF
C14
470pF
(b) 低噪放输出级射频带通滤波器
图1-1 UHF 频段电调谐射频带通滤波器电路形式
ADS 仿真结果如图1-2所示：
仿真条件设置：1、电容器为理想电容，电感考虑了直流电阻
2、源阻抗和负载阻抗都是标准50欧姆
(a)输入级带通滤波器前向传输系数S21
(b)输出级带通滤波器前向传输系数S21
图1-2 UHF频段电调谐射频带通滤波器前向传输系数S21
设计说明：
选用带阻加低通的带通形式是为了在左边带获得较陡的带通特性，以获得较大的带外抑制，从而提高抗干扰能力；变容管串联电容是为了降低调谐灵敏度，以减小电压波动对带通特性的影响；低通用两个电容并联是为了使用高精度的低值电容，以减小制造误差对带通一致性的影响。
定性调试说明：
1、 级间耦合电容增大可以展宽通频带宽度，反之带宽变窄；
2、 各级不同的与带阻并联的电容值的组合可以微调带通形状；
3、 电感增大，带阻谐振点左移；与带阻并联的到地电容增大，低通截止频率变小。
电性能指标范围说明： 1、 输入输出阻抗 50 Ohm 2、 带内波动 ≤ 2 dB
3、 带内插损 第一级 ≤ 3.5 dB 第二级 ≤ 6 dB
4、 左边带带外抑制 第一级 ≥ 7 dB 第二级 ≥ 13 dB
备注：带外抑制的测试频点为偏离通带中心频率20MHz 处
PCB 布板注意事项：
信号通路上应尽量避免细而长的微带线，以减小分布电感对带通特性的影响；靠近电感焊盘的中间层的与信号通路上电感焊盘平行的地应该挖掉，以减小分布电容对带通特性的影响。
1.1.2 VHF 频段电调谐射频带通滤波器
电路形式如图1-3所示：
R5
470k
C1
L18
C8
1000pF
C3
pF
F
C2
C7
1000pF
RFout
(a) 低噪放输入级射频带通滤波器
RFout
pF
L9
(b) 低噪放输出级射频带通滤波器 图1-3 VHF 频段电调谐射频带通滤波器电路形式
ADS 仿真结果如图1-4所示：
仿真条件设置：1、电容器为理想电容，电感考虑了直流电阻
2、源阻抗和负载阻抗都是标准50欧姆
(a) 输入级带通滤波器前向传输系数S21
(b) 输出级带通滤波器前向传输系数S21
图1-4 VHF频段电调谐射频带通滤波器前向传输系数S21
设计说明：
选用带阻加高通的带通形式是为了在右边带获得较陡的带通特性，以获得较大的带外抑制，从而提高抗干扰能力；变容管串联电容是为了降低调谐灵敏度，以减小电压波动对带通特性的影响；与变容管串联的电容用两个电容并联是为了方便调整带通的形状，以增加调试的冗余量；电调谐带通串联并联谐振带阻滤波器是为了抑制镜像频率干扰，因为VHF 频段某些镜像频率点刚好落在天线低通滤波器和电调谐带阻滤波器的过渡带（境像频率的位置与第一中频频率的大小有关），单靠它们来抑制不足以达到要求的对镜像频率的抑制度；输出级带通滤波器增加一级到地的串联谐振带阻滤波器是为了增加带通右边带的抑制度。
定性调试说明：
1、级间耦合电容C2增大可以展宽通频带宽度，反之带宽变窄；
2、各级不同的与变容管串联的电容值的组合可以微调带通形状；
3、与变容管串联的电感增大，带阻谐振点左移；与电调谐带阻并联的到地电感增大，高
通截止频率变小；
4、带通与带阻的级间耦合电容C3增大，带通的带内插损减小，但带外抑制也会同时减
小，且是非线性跟随，即带外抑制减小的程度大于带内插损。
电性能指标范围说明：
1、输入输出阻抗 50 Ohm
2、带内波动≤ 2 dB
3、带内插损第一级≤ 3.5 dB 第二级≤ 6 dB
4、右边带带外抑制第一级≥ 7 dB 第二级≥ 13 dB
备注：带外抑制的测试频点为偏离通带中心频率20MHz处
1.2 固定带宽射频带通滤波器
固定带宽射频带通滤波器其带外抑制能力比电调谐射频带通滤波器稍差，但它具有形式相对简单、调试方便的优点；中低档专业对讲机出于成本和研发周期的考虑，一般采用固定带宽的射频带通滤波器。以下分频段对其做一详细介绍。
1.2.1 UHF频段固定带宽射频带通滤波器
电路形式如图1-5所示：
(a)LNA输入级固定带宽射频带通滤波器
(b) LNA输出级固定带宽射频带通滤波器
图1-5 UHF频段固定带宽射频带通滤波器电路形式
ADS仿真结果如图1-6所示：
仿真条件设置：1、电容器为理想电容，电感考虑了直流电阻
2、源阻抗和负载阻抗都是标准50欧姆
(a) 输入级带通滤波器前向传输系数S21
(b) 输出级带通滤波器前向传输系数S21
图1-6 UHF频段固定带宽射频带通滤波器前向传输系数S21 设计说明
采用带阻加低通的带通形式是为了在左边带获得较陡的带通特性，使用可调电容是为了补偿器件制造误差引起的带通特性的离散性，使调试更方便。
定性调试说明：
1、 级间耦合电容增大可以展宽通频带宽度，反之带宽变窄；
2、 各级不同的与带阻并联的电容值的组合可以微调带通形状；
3、 电感增大，带阻谐振点左移；与带阻并联的到地电容增大，低通截止频率变小。
电性能指标范围说明： 1、 输入输出阻抗 50 Ohm 2、 带内波动 ≤ 2 dB
3、 带内插损 第一级 ≤ 3.5 dB 第二级 ≤ 6 dB
4、 左边带带外抑制 第一级 ≥ 10 dB 第二级 ≥ 25 dB
备注：带外抑制的测试频点为偏离通带左端点频率20MHz 处
1.2.2 VHF 频段固定带宽射频带通滤波器
电路形式如图1-7所示：
L19
RFin
(a) LNA 输入级射频带通滤波器
L17
RFin
L10
(b) LNA 输出级射频带通滤波器
图 1-7 VHF 频段固定带宽射频带通滤波器电路形式
ADS仿真结果如图1-8所示：
仿真条件设置：1、电容器为理想电容，电感考虑了直流电阻
2、源阻抗和负载阻抗都是标准50欧姆
(a) 输入级带通滤波器前向传输系数S21
(b) 输出级带通滤波器前向传输系数S21
图1-8 VHF频段固定带宽射频带通滤波器前向传输系数S21
设计说明
采用带阻加高通的带通形式是为了在右边带获得较陡的带通特性，可调电容并联固定电容是为了调整可调电容的可调范围；带通串联并联谐振带阻滤波器是为了抑制境像频率干扰，具体原因见电调谐带通的设计说明。
定性调试说明：
1、级间耦合电容C20增大可以展宽通频带宽度，反之带宽变窄；
2、各级不同的与带阻电感串联的电容值的组合可以微调带通形状；
3、串联谐振带阻滤波器的串联电感增大，带阻谐振点左移；与串联谐振带阻并联的到地
电感增大，高通截止频率变小。
4、带通与并联谐振带阻的级间耦合电容增大，带通的带内插损减小，带外抑制也减小。
电性能指标范围说明：
1、输入输出阻抗 50 Ohm
2、带内波动≤ 2 dB
3、带内插损第一级≤ 3.5 dB 第二级≤ 6 dB
4、右边带带外抑制第一级≥ 17 dB 第二级≥ 18 dB
备注：带外抑制的测试频点为偏离通带左端点频率20MHz处
2、低噪声放大器（LNA）
低噪声放大器位于接收机的前端，主要用于对射频小信号的放大，以便为后续的信号处理提供一定强度和一定信噪比的射频信号；衡量低噪声放大器性能优劣的指标主要有射频增益、噪声系数、1dB压缩点、输入输出电压驻波比（VSWR）、稳定性；以下在整理成熟电路的基础上对低噪声放大器的设计思路做一简要说明。
2.1 双极型晶体管（BJT）低噪声放大器
电路形式如图2-1所示：
C44
图2-1 双极型晶体管低噪声放大器电路原理图
ADS仿真条件设置及仿真结果：
a. ADS仿真条件设置
b. S参数、噪声系数和稳定度因子仿真结果
图2-2 双极型晶体管低噪声放大器ADS仿真设置及仿真结果
设计说明
晶体管放大器具有高增益、低噪声的特点，在模拟对讲机工作频段内其性能可与场效应管放大器相当，选择时可结合放大管本身的性价比综合来考虑；下面就具体性能指标对设计思路做一简要说明： 对射频增益的考虑
射频增益主要取决于直流工作点的设置，增益的大小应根据系统的需要来选取；增益太高会使放大器容易自激，同时也会减小接收机的动态范围；增益太低会增大接收机的噪声系数，从而降低接收机的灵敏度； 对噪声系数的考虑
噪声系数的大小主要取决于放大管本身的噪声系数，需要注意的是，最佳噪声匹配不是最大功率匹配，在进行放大器的输入匹配时应根据厂商提供的放大器最小噪声系数对应的输入反射系数来匹配，而不是根据放大器的输入反射系数S11来进行匹配；同时匹配电路的衰减也会影响噪声系数，所以应尽量选用高Q 值的器件； 对1dB 压缩点的考虑
P1dB 主要取决于放大器本身的参数,P1dB 的电平越高表明放大器的动态范围越宽，对大信号的接收能力越强；采用自动增益控制（AGC ）电路可以增加放大器的动态范围，但也会使电路变得复杂； 对输入输出匹配的考虑
如前所述，输入匹配应采取最佳噪声系数匹配，而输出匹配则应采取最大功率匹配，即，将放大器的输出阻抗匹配到负载阻抗（一般为50欧姆）；低噪管的输入输出阻抗通常是高阻，所以匹配电路一般采用倒L 型，如图2-1中C44、L21和C48、L22所示； 对稳定性的考虑
为获得稳定的直流工作点，可以在给基极和集电极馈电的公共通路上串联一个电阻，如图2-1中R6，当集电极电流增加时，由于R6的作用基极电流会减小，从而形成负反馈；另外，由于基极和集电极之间的极间电容的作用，使放大器的输入输出形成反馈，当工作点设置不当或受外来干扰的影响时，放大器可能在某些频点产生自激振荡，在放大器的输出端增加电阻R9和电感L23串联到地的电路可以消除放大器在某些频点存在自激的潜在隐患；根据放大器稳定性设计理论，稳定度因子
21
122
22221121S S S S k ?
+--=
其中， 21122211S S S S -=?
当 1>k 且1
可见，在输出端增加RL 串联电路可以减小放大器在某些频点的22S ，从而使放大器无条件稳定；此外，为了避免放大器被过大的干扰信号损坏，可以在放大器的输入端增加一对到
地的二极管，如图2-1中D7、D8所示，二极管应选用结电容小、正向导通电压较小（0.4V 左右）的二极管（如肖特基二极管）。
定性调试说明
1、 根据预设的工作点CE V 、C I 和供电电压确定R6的值，然后调整R7和R8的比例以获
得合适的BE V ；
2、 根据不同频段选取不同的射频旁路电容C4
3、C47和射频扼流线圈L20的值，频率越低
其值越大；
3、 根据厂商提供的放大器的S 参数匹配输入输出阻抗，并决定稳定电路的参数值，以上
参数都可以用ADS 仿真软件仿真来初步确定；然后再根据实际测得的S 参数值调整匹配电路。
电性能指标范围说明 1、 输入输出阻抗
输入阻抗 ---- 对应于厂商提供的放大管的最小噪声系数对应的输入反射系数 输出阻抗 ---- 50 Ohm 2、 射频增益 16 — 21dB 3、 噪声系数 ≤ 2dB
4、 输出1dB 压缩点（P1dB ） ≥ -8dBm
2.2 场效应管（FET ）低噪声放大器
电路形式如图2-3所示：
L22
47n H
RFin
图2-3 场效应管低噪声放大器电路原理图
ADS 仿真设置及仿真结果：
由于没有场效应管3sk318的ADS 模型，仿真的结果与实际测试结果差异较大，图2-3所示电路是结合射频带通滤波器实际调试的结果，调试是在450-470MHz 的工作频段进行的，工作频段改变时，相应的输入输出匹配电路参数也应作相应更改。
设计说明
场效应管是利用多数载流子导电的单极型器件，可以获得更低的噪声系数和更高的工作频率，所以在微波波段其应用比双极型晶体管要广泛。场效应管低噪声放大器的设计考虑同双极型晶体管，具体细节请参照双极型晶体管的设计说明。
定性调试说明
1、 根据预设的工作点DS V 、D I 和供电电压确定R10的值，然后调整R11和R14的比例以
获得合适的S G V 1；
2、 根据不同频段选取不同的射频旁路电容C49、C50、C55、C56和射频扼流线圈L24的
值，频率越低其值越大；
3、 根据厂商提供的放大器的S 参数匹配输入输出阻抗，以上参数都可以用ADS 仿真软件
仿真来初步确定；然后再根据实际测得的S 参数值调整匹配电路。
电性能指标范围同双极型晶体管低噪声放大器
3、混频器（Mixer ）
混频器主要用于频谱的线性搬移，以获得想要的中频信号，混频器性能的优劣对接收机抗干扰能力的强弱有着重要影响；混频器的主要电性能指标有变频增益/损耗、1dB 压缩点（P1dB ）、三阶互调（IM3）；模拟对讲机常用的第一中频混频器有场效应管混频器（有源）和二极管双平衡混频器（无源），下面结合电路形式分别对两种混频器的设计思路做一简要说明。
3.1 场效应管混频器
电路形式如图3-1所示：
IFout LOin
RFin
图3-1 场效应管混频器电路原理图
ADS仿真设置及仿真结果：
由于没有场效应管3sk318的ADS模型，仿真的结果与实际测试结果差异较大，图3-1所示电路是实际调试的结果，输出匹配电路是按照45.05MHz的中频频率进行匹配的，中频频率改变时，相应的输出匹配电路参数也应作相应更改。
设计说明：
场效应管的伏安特性近似于平方律特性，即输出分量以输入分量的和的平方项为主，所以可以得到较少的输入信号的组合频率分量，从而可以改善接收机的抗干扰能力；场效应管混频器的设计主要考虑以下几个因素：
混频管的选择
混频管的选择需要考虑几个关键指标，即射频增益、噪声系数、1dB压缩点P1dB、三阶截获点OIP3；
工作点的设置
合适的直流工作点可以使混频管工作在性能最优的区域，工作点的设置要结合输入信号的强度、放大管本身的特性曲线综合来考虑，一般应尽量使放大管在一个较宽的范围内工作在线性区；
输入输出阻抗匹配
对混频器而言，输入匹配是射频匹配、输出匹配是中频匹配，输入匹配要考虑最优噪声系数匹配，输出匹配考虑最大功率匹配；
本振信号的限制
本振信号太强，会降低混频器的动态范围，太弱，会降低输出信噪比进而影响接收灵敏度，一般设置在 -10 – 0dBm 之间；本振信号的谐波会跟外来干扰信号混频产生中频干扰，所以本振信号在接入混频器之前应采用低通滤波器对谐波进行抑制。
定性调试说明
1、 根据预设的工作点DS V 、D I 和供电电压确定R10的值，然后调整R11和R14的比例以
获得合适的S G V 1，调整R12和R16的比例以获得合适的S G V 2；
2、 根据不同频段选取不同的射频旁路电容C49、C50、C56，中频旁路电容C54、C55和射
频扼流线圈L24的值，频率越低其值越大；
3、 根据厂商提供的放大器的S 参数匹配输入输出阻抗，匹配电路参数可以用ADS 仿真软
件仿真来初步确定；然后再根据实际测得的S 参数值调整匹配电路。
电性能指标范围说明 1、 输入输出阻抗
输入阻抗 ---- 对应于厂商提供的放大管的最小噪声系数对应的输入反射系数 输出阻抗 ---- 50 Ohm 2、 变频增益 5 — 15dB
3、 输出1dB 压缩点（P1dB ） ≥ -10dBm
4、 输出三阶截获点（OIP3） ≥ 0dBm
3.2 二极管双平衡混频器
电路形式如图3-3所示：
IFout
C63
F
图3-3 二极管双平衡混频器电路原理图
ADS 仿真设置及仿真结果
a. ADS 仿真条件设置
b. 变频损耗和三阶截获点（OIP3）的仿真结果
图3-4 二极管双平衡混频器ADS仿真设置及仿真结果
设计说明：
二极管双平衡混频器虽然没有变频增益，但通过引入平衡电路可以抵消本振信号及本振信号的偶次谐波分量，使其性能更接近理想相乘器；二极管工作在大信号的开关状态时，可以等效成线性时变模型，从而获得较少的组合频率分量，所以二极管混频器需要较大强度的控制信号使二极管工作在开关状态，即本振信号的强度不能太小，一般选在4-10dBm之间。其他方面的考虑参见场效应管混频器。
定性调试说明
二极管双平衡混频器的形式相对比较固定，调试也相对简单，只需考虑输入输出的阻抗匹配，匹配电路的参数可以用ADS仿真初步确定，再根据实际测得的S参数进行调整。
电性能指标范围说明
1、输入输出阻抗 50 Ohm
2、变频损耗≤ 7.5dB
3、输出1dB压缩点（P1dB）≥ -5dBm
4、输出三阶截获点（OIP3）≥ 5dBm
4、 中频带通滤波器（IF - BPF ）
中频带通滤波器主要完成信道选择作用，模拟对讲机的信道间隔主要有宽带（25kHz ）、中带（20kHz ）、和窄带（12.5kHz ）三种，而宽带和中带的最大频偏相差不远可以共用宽带的滤波器，所以中频滤波器的带宽主要有两种，即宽带(±7.5kHz)和窄带(±3.75kHz)；为了提高接收机的信道选择能力，模拟对讲机的接收机采用二次变频技术，所以对应的中频滤波器也分为第一中频滤波器和第二中频滤波器，通常第一中频滤波器采用石英晶体滤波器，第二中频滤波器采用陶瓷滤波器，以下分别对其选型及使用做一简要介绍。
4.1 石英晶体滤波器
电路形式如图4-1所示： R22
R21
XF1
XF2
图4-1 第一中频滤波器电路原理图
器件选型说明
第一中频频率越高，接收机抗干扰的性能就越好，但成本也相应较高，所以在选择中频频率时要根据应用场合和成本综合来考虑；其次，器件选型时必须考虑以下电性能指标，即3dB 带宽、插入损耗、带内波动和带外抑制。
定性调试说明
R21、R22、C65、C66是用于输入输出的阻抗匹配，其大小应根据滤波器的输入输出阻抗来调整，C64是用于级连滤波器的级间匹配，其大小也取决于滤波器的输入输出阻抗。
电性能指标范围说明 1、插入损耗 ≤ 6 dB
2、3dB 带宽 ± 7.5 kHz （宽带）
± 3.75 kHz （窄带）
3、带内波动 ≤ 2 dB
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。
1 前言 (2) 2 工程概况 (2) 3 正文 (2) 3.1零中频接收系统结构性能和特点 (3) 3.2基于ADS2009对零中频接收系统设计与仿真 (3) 3.3超外差接收系统结构性能和特点 (12) 3.4基于ADS2009对超外差接收系统设计与仿真 (13) 4 有关说明 (16) 5 心得体会 (18) 6 致谢 (18) 7 参考文献 (19)
射频是一种频谱介于75kHz-3000GHz之间的电波，当频谱范围介于20Hz-20kHz之间时，这种低频信号难以直接用天线发射，而是要利用无线电技术先经过转换，调制达到一定的高频范围，才可以借助无线电电波传播。射频技术实质是一种借助电磁波来传播信号的无线电技术。 无线电技术应用最早从18世纪下半段开始，随着应用领域的扩大，世界已经对频谱进行了多次分段波传播。当前，被广泛采用的频谱分段方式是由电气和电子工程师学会所规定的。随着科学技术的不断发展，射频所含频率也不断提高。到目前为止，经过两个多世纪的发展，射频技术也已经在众多领域的到应用。特别是高频电路的应用。其中在通信领域，射频识别是进步最快的重要方面。 工程概况 近年来随着无线通信技术的飞速发展，无线通信系统产品越来越普及，成为当今人类信息社会发展的重要组成部分。射频接收机位于无线通信系统的最前端，其结构和性能直接影响着整个通信系统。优化设计结构和选择合适的制造工艺，以提高系统的性能价格比，是射频工程师追求的方向。由于零中频接收机具有体积小、成本低和易于单片集成的特点，已成为射频接收机中极具竞争力的一种结构，在无线通信领域中受到广泛的关注。本文在介绍超外差结构和零中频结构性能和特点的基础上，对超外差结构和零中频结构进行设计与仿真。 正文 下面设计一个接收机系统，使用行为级的功能模块实现收信机的系统级仿真。
Dr. K. Kang 2 Oscillator output spectrum
Dr. K. Kang 3 Phase noise versus amplitude noise Dr. K. Kang 4 Graphical picture of AM and PM
Dr. K. Kang 5 Phase noise? Dr. K. Kang 6 Phase noise measurement
Dr. K. Kang 7 Phase noise in TX chain Dr. K. Kang 8 Phase noise in RX chain
Dr. K. Kang 9 Phase noise in digital communication Dr. K. Kang 10
§??“Perfectly efficient” RLC oscillator §??Signal energy stored in the tank §??Mean square signal (carrier) voltage is Dr. K. Kang 11 General RLC oscillator §??Total mean-square noise voltage §??Noise to Signal ratio §??Resonator Q §??Therefore Dr. K. Kang 12 General RLC oscillator (con’t) N/S?=V↓n?↓↑2 /?V↓sig?↓↑2 = kT/?E↓stored
射频电路设计与仿真思路分析 发表时间：2020-03-25T06:34:04.616Z 来源：《防护工程》2019年21期作者：曾鸣 [导读] ADS电子设计自动化主要有频域电路仿真、时域电路仿真、三维电磁仿真、通信系统仿真以及数字信号处理仿真设计等. 南宁富桂精密工业有限公司广西南宁 530000 摘要：当前通信技术不断发展，通信设备使用的频率也逐渐提高，射频以及微波电路等被广泛的使用在通信等系统中，高频电路设计在工业领域得到了广泛的关注和重视。新型的半导体器件使高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。本文就射频电路设计与仿真进行分析和研究。 关键词：射频电路设计；仿真；思路分析 ADS是当前世界上比较流行的一种微波射频电路、通信系统、RFIC 设计软件，是由美国 Agilent 公司推出的，是微波电路与通信系统的一种仿真软件。这种软件具有丰富的仿真手段，能够实现时域和频域、数字和模拟、线性和非线性等多种仿真功能，科学对设计结果进行分析，促进电路设计频率的提升，是一种比较优秀的微波射频电路，也是当前射频工程人员必备的一种软件。 1 射频电路与ADC分析 1.1 射频电路 射频电路就是一种具有超高频率的无线电波，工作频率比较高的线路，人们一般称作“高频电路”、“微波电路”等。在工程上，一般指的是工作频段的波长为10m-1mm之间的电路，或者是频率为30MHz-300MHz的电路。 当频率不断升高达到射频频段时，一般使用欧姆定律、电压电流或者是基尔霍夫定律对DC和低频电路进行分析，但是已经不够精确。还需要注重分布参数的影响。如果使用电磁场理论方法，虽然能够对全波、分布参数等影响进行分析，但是很难接触到VCO、混频器或者是高频放大器等实用内容。因此射频电路的设计已经成为当前信息技术发展的重要技术。 1.2 ADS ADS电子设计自动化主要有频域电路仿真、时域电路仿真、三维电磁仿真、通信系统仿真以及数字信号处理仿真设计等，被应用通信以及航天中，是当前研究最多的射频电路仿真软件。 2 ADS电子设计自动化的仿真设计方法 ADS软件能够使电路设计者进行模拟、射频微波等电路和通信系统设计，仿真方法主要有时域仿真、频域仿真、系统以及电磁仿真等。 2.1 高频SPICE分析和卷积分析 高频SPICE分析能够对线性以及非线性电路的瞬态效应进行分析，在SPICE仿真器中，对于不能直接使用频域分析模型，比如说微带线带状线等，就可以使用高频SPICE仿真器，仿真过程中，如果高于高频SPICE仿真器，频域分析模型会被拉式变换，然后进入到瞬态分析，并不需要使用者转化。这种高频SPICE不仅能够对低频电路进行瞬态分析，还能够对高频电路的瞬态响应进行分析。此外，还能够进行瞬态噪声的分析，对电路的瞬态噪声进行仿真。卷积分析法是以 SPICE 高频仿真器为基础的一种高级的时域分析的方法，通过卷积分析法能够更加科学的使用时域分析法对频率元件的进行分析。 2.2 线性分析方法 线性分析是一种频域电路仿真分析法，可以对线性、非线性的射频微波电路进行分析，进行线性分析时，软件先对电路中的元件计算需要的线性参数，如电路阻抗、稳定系数、反射系数、噪声以及S、Z、Y参数等，进而对电路进行分析和仿真。 2.3 谐波平衡分析 这种分析方法是对频域、稳定性好，大型号的电路进行分析的仿真方法，能够对多频输入信号的非线性电路进行分析，明确非线性电路的响应，比如谐波失真、噪声等。相比于时域的SPICE 仿真分析反复，这种谐波平衡分析在分析非线性电路时能够提供更加有效并且快速的方法。 SPICE瞬态响应分析、线性S参数分析在分析多频输入信号非线性电路仿真中还存在着一定的不足，而谐波平衡分析方法的出现很好的弥补了这一不足，在当前的高频通信系统中，有很多混频电路结构，谐波平衡分析方法的使用次数也就逐渐增加，重要性也日渐凸显。并
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
射频电路设计理论与应用答案 【篇一：《射频通信电路设计》习题及解答】 书使用的射频概念所指的频率范围是多少？ 解： 本书采用的射频范围是30mhz~4ghz 1.2列举一些工作在射频范围内的电子系统，根据表1-1判断其工作 波段，并估算相应射频信号的波长。 解： 广播工作在甚高频（vhf）其波长在10~1m等 1.3从成都到上海的距离约为1700km。如果要把50hz的交流电从 成都输送到上海，请问两地交流电的相位差是多少？ 解： 8??f?3?1?0.6???4km 1.4射频通信系统的主要优势是什么？ 解： 1.射频的频率更高，可以利用更宽的频带和更高的信息容量 2.射频电路中电容和电感的尺寸缩小，通信设备的体积进一步减小 3.射频通信可以提供更多的可用频谱，解决频率资源紧张的问题 4.通信信道的间隙增大，减小信道的相互干扰 等等 1.5 gsm和cdma都是移动通信的标准，请写出gsm和cdma的英文全称和中文含意。（提示：可以在互联网上搜索。） 解： gsm是global system for mobile communications的缩写，意 为全球移动通信系统。 cdma英文全称是code division multiple address,意为码分多址。???4???2?k?1020k??0.28333 1.6有一个c=10pf的电容器，引脚的分布电感为l=2nh。请问当频 率f为多少时，电容器 开始呈现感抗。 解： ?wl?f??1.125ghz2 既当f=1.125ghz0阻抗，f继续增大时，电容器呈现感抗。
1.7 一个l=10nf的电容器，引脚的分布电容为c=1pf。请问当频率f 为多少时，电感器开始呈现容抗。 解： 思路同上，当频率f小于1.59 ghz时，电感器呈现感抗。 1.8 1）试证明（1.2）式。2）如果导体横截面为矩形，边长分别为a和b，请给出射频电阻rrf与直流电阻rdc的关系。 解： r??l?s ???l,s对于同一个导体是一个常量 2s??a当直流时，横截面积dc 当交流时，横截面积sac?2?a? 2rdc?a??ac?a?? 661.9已知铜的电导率为?cu ?6.45?10s/m，铝的电导率为?al?4.00?10s/m，金的电导率 6为?au?4.85?10s/m。试分别计算在100mhz和1ghz的频率下，三种材料的趋肤深度。 解： 趋肤深度?定义为： 在100mhz时： cu为2 mm al 为 2.539mm au为 2.306mm 在1ghz时： cu为0.633 mm al 为 0.803mm au为 0.729mm 1.10某个元件的引脚直径为d=0.5mm，长度为l=25mm，材料为铜。请计算其直流电阻rdc和在1000mhz频率下的射频电阻rrf。解： r?s 它的射频电阻 adllrrf?rdc????22?4???? d2???d????0?r?4??10?1?????????7zdf?l?0.123???d? 1.11个电阻的标示分别为：“203”、“102”和“220r”。请问三个电阻的阻值分别是多少？（提示：可以在互联网上查找贴片元件标示的规则）解：
微波系统的设计越来越复杂对电路的指标要求越来越高，电路的功能越来越多电路的尺寸要求越做越小而设计周期却越来越短传统的设计方法已经不能满足系统设计的需要。使用微波EDA 软件工具进行微波元器件与微波系统的设计已经成为微波电路设计的必然趋势。随着单片集成电路技术的不断发展GaAs 硅为基础的微波毫米波单片集成电路MIMIC 和超高速单片集成电路VHSIC 都面临着一个崭新的发展阶段，电路的设计与工艺研制日益复杂化，如何进一步提高电路性能降低成本缩短电路的研制周期已经成为电路设计的一个焦点，而E DA 技术是设计的关键EDA 技术的范畴包括电子工程设计师进行产品开发的全过程以及电子产品生产过程中期望由计算机提供的各种辅助功能。一方面EDA 技术可为系统级电路级和物理实现级三个层次上的辅助设计过程； 1.基于矩量法仿真的微波EDA 仿真软件 （1）Agilent ADS(Advanced Design System) Agilent ADS(Advanced Design System)软件是在HP EESOF系列EDA软件基础上发展完善起来的大型综合设计软件。是美国安捷伦公司开发的大型综合设计软件是为系统和电路从电路元件的仿真模式识别的提取新的仿真技术提供了高性能的仿真特性。 它允许工程师定义频率范围材料特性参数的数量和根据用户的需要自动产生关键的无源器件模式，该软件范围涵盖了小至元器件大到系统级的设计和分析，尤其是其强大的仿真设计手段可在时域或频域内实现对数字或模拟线性或非线性电路的综合仿真分析与优化并可对设计结果进行成品率分析与优化。从而大大提高了复杂电路的设计效率使之成为设计人员的有效工具。 （2）Sonnet 仿真软件 Sonnet 是一种基于矩量法的电磁仿真软件提供面向3D 平面高频电路设计系统以及在微波毫米波领域和电磁兼容/电磁干扰设计的EDA 工具。SonnetTM 应用于平面高频电磁场分析频率从1MHz 到几千GHz ，主要的应用有微带匹配网络微带电路微带滤波器带状线电路带状线滤波器过孔层的连接或接地偶合线分析PCB 板电路分析PCB 板干扰分析桥式螺线电感器平面高温超导电路。分析毫米波集成电路，MMIC设计和分析混合匹配的电路分析，H DI LTCC 转换单层或多层传输线的精确分析多层的平面的电路分析单层或多层的平面天线分析平面天线阵分析平面偶合孔的分析等。 （3）IE3D 仿真软件 IE3D 是一个基于矩量法的电磁场仿真工具。可以解决多层介质环境下的三维金属结构的电
射频电路设计与仿真 一：摘要 ADS是美国Agilent公司推出的微波电路和通信系统的仿真软件，是当今世界最流行的微波射频电路，通信系统，RFIC 设计软件，也是国内高校，科研院所和大型IT公司使用最多的软件之一。ADS 的强大，仿真手段丰富，可实现包括时域与频域，数字与模拟，线性与非线性，噪声等多种仿真功能，并可对设计结果进行成品率分析与优化，提高复杂电路的设计效率，是优秀的微波射频电路，系统信号链路的设计工具，是射频工程师必备的工具软件之一。 二:正文 1：ADS软件可以对电路进行模拟，完成射频，微博电路及通信系统的设计，主要包括以下几种分析和仿真方法。 1)高频SPICE分析和卷积分析，高频SPICE分析方法提供如 SPICE仿真器般的瞬态分析，可分析线性或非线性电路的 瞬时效应。 2)线性分析线性分析是频域电路仿真分析方法，可以对线性 或非线性的射频与微波电路做线性分析。 3)谐波平衡分析谐波平衡分析提供频域，稳态，大信号的 电路分析仿真方法。可以用于分析具有多频输入信号的非 线性电路得到非线性电路，得到非线性的电路响应，如噪 声，功率压缩点，谐波失真等。 4)电路包络分析电路包络分析包含时域与频域的分析方
法，使用在包含调频信号的电路或通信系统中。 5)射频系统分析射频系统分析方法给用户提供模拟评估系 统特性，其中系统的电路模型出可以使用行为级模型外， 还可以使用元件电路模型进行响应印证。 6)托勒密分析托勒密分析方法可以同时仿真包括数字信 号，模拟和高频信号的混合模拟系统。ADS分别提供了数 字元件模型及模拟高频元件模型在设计中直接使用。 7)电磁仿真分析 ADS 软件提供了3D平面电磁仿真分析功能 ---Momentum,可以用于仿真微带线，带状线，共面波导等 原件的电磁特性，天线的辐射特性，已经PCB上的寄生， 柔和效应。 2：ADS仿真器的介绍 ADS集成多种仿真软件的优点，仿真手段丰富，功能强大，很快就成为全球内业界流行的EDA设计工具。下面介绍ADS在射频，模拟电路设计中常用的仿真器及其功能。 1）直流仿真直流仿真是所有仿真的基础，它可执行电路的拖扑检查，以及直流工作点的扫描和分析。 2）交流仿真交流仿真能获取小信号传输参数，如电压增益，电流增益，线性噪声电压和电流。 3）S参数仿真微波器件在小信号工作时，被认为工作在线性状态，是一个线性网络：在大信号工作时，被认为工作 在非线性状态，是一个非线性网络。
一、选择题（每小题2分、共30分）将一个正确选项前的字母填在括号内 1．用万用表欧姆档辨别二极管的阴、阳极时，应该把欧姆档拨到（A）A．R×100或R×1k档B．R×1档C．R×10档D．R×10k档2．为了有效地实现基极调幅，调制器必须工作在哪种工作状态（B）A．临界B．欠压C．过压 3．LC正弦波振荡器电路如图所示，下列哪种说法是正确的（D） A．由于放大器不能正常工作，故不能振荡 B．不满足相位平衡条件，故不能振荡 C．没有选频网络，故不能振荡 D．电路能振荡 4．用双踪示波器观察到下图所示的调幅波，根据所给的数值，它的调幅度为（C） A．0.2 B．0.8 C．0.67 D．0.1 5．谐振功率放大器的输入激励信号为正弦波时，集电极电流为（ C ）A．余弦波B．正弦波C．余弦脉冲波 6．在调谐放大器的LC回路两端并上一个电阻R，可以（A）A．降低回路的Q值B．提高谐振频率C．减小通频带 7．大信号包络检波器只适用于以下哪种调幅波（D）A．VSB B．SSB C．DSB D．AM 8．某超外差接收机的中频为465kHz，当接收931kHz的信号时，还收到465kHz的干扰信号，此干扰为（B）A．干扰哨声B．中频干扰 C．镜像干扰D．交调干扰 9．检波并经隔直电容后的信号成份有（D）A．调幅波、低频、直流B．等幅载波和上下边频 C．等幅载波、低频、直流D．低频信号 10．AFC电路的作用是（A）A．维持工作频率稳定B．消除频率误差 C．使输出信号幅度保持恒定或仅在很小的范围内变化 11．下列哪种说法是正确的（C）A．同步检波器要求接收端载波与发端载波频率相同、幅度相同 B．同步检波器要求接收端载波与发端载波相位相同、幅度相同 C．同步检波器要求接收端载波与发端载波频率相同、相位相同 D．同步检波器要求接收端载波与发端载波频率相同、相位相同、幅度相同 12．检波的描述是（A）
引言 0.3 解：利用公式l jZ Z in λπ 2tan 0=进行计算 （1）m n n l l jZ Z in 666 0102)12(32106)12(21062tan ?+=??+=∞=?=πππ 可见l 至少应该是1500Km （2）m n n l l jZ Z in 22 2 010)12(875.12105.72)12(105.72tan ---?+=??+=∞=?=πππ l 至少是1.875cm 。 0.4 解：利用公式C X L X C L ωω1,-==进行计算 （1）Hz f 40=所以ππω802==f 791051.210999.080--?=??=πL X 121210360.010 0111.0801?-=??-=-πC X （2）Hz f 9104?=，991081042?=??=ππω 3129991047.310 0111.0108109 .2510999.0108?-=???-==???=--ππC L X X 可见在低频时分布电感和分布电容可以忽略，但在射频时分布电感和分布电容却不能忽略。 0.5 解：集肤效应是指当频率升高时，电流只集中在导体的表面，导体内部的电流密度非常小。 而趋肤深度是用来描述集肤效应的程度的。 利用公式μσ πδf 1=来计算。 已知铜的磁导率m H /1047-?=πμ，电导率m S /108.57?=σ （1）m 00854.0108.5104601 77=?????=-ππδ
（2）m m μππδ21.110121.0108.51041031 5779=?=??????=-- 由计算数据可得，用铜线传输电能时，60Hz 时是不需要考虑集肤效应的，但是当传输射频信号时，3GHz 时需要考虑集肤效应。 0.6 解：利用公式DC RF R a R δ2≈，μσ πδf 1=计算 已知铜的磁导率m H /1047-?=πμ，电导率m S /108.57?=σ （1）m 57761000.3108.5104105001 --?=??????=ππδ 7.161000.321015 3=???≈--DC RF R R （2）m 67 791031.3108.51041041--?=??????=ππδ 1.1511031.321016 3=???≈--DC RF R R 通过计算数据结果说明在射频状况下，电阻损耗很大。 第一章 传输线理论 1.4解： 特性阻抗计算公式C L C j G L j R Z ≈++=ωω0 平行双导线,ln ,ln 222 2d d D D C d d D D L -+=-+=πεπμ 其中,105.10,101.223m D m d --?=?= 因为介质为空气，有m F m H /3610,/1049 07 0πεεπμμ--==?== 故而该平行双导线的特性阻抗为：
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。
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
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
模拟射频IC设计基础理论知识学习及进阶过程 模拟集成电路设计最重要的是基础理论知识，基础理论的重要性很多人一开始并没有意识到，工作一段时间，做过几个项目以后就会深有感触。除此之外就是个人的学习能力和分析问题、解决问题的能力，其实这些能力还是与基础知识有极大关系。 因为理论知识的学习需要一个系统的学习过程，其中涉及到非常多的相关课程，并不是一门实践课所能解决的。基础理论知识的学习途径很多，可以是学校的基础课和专业课，也可以是个人自学相关课程，IC设计所需要的理论知识的深度不是完成学业应付考试的水平所能比拟的，因此需要一个刻苦的深入学习过程。本文主要介绍模拟射频IC设计中所需要的相关基础理论知识的学习过程。 本文就从模拟、射频IC所需要的基础理论知识说起，一步一步说明如何进阶学习。最基础的是高等数学，电路分析基础，模拟电路基础，数字电路，信号与系统，自动控制理论，高频电路基础，射频微波电路理论，无线通信原理，这些是电路方面需要具备的基础知识，其中模拟电路和射频电路需要深入学习，学校课程上的那点皮毛是完全不够用的，需要做到知其然也知其所以然，很多公式及理论的计算推导过程最好彻底吃透；射频电路的S参数、smith圆图、阻抗匹配、噪声系数、线性度、射频收发机结构等理论知识很关键，这个过程非常考验个人的学习能力；无线通信原理是做射频ic必须熟悉的系统方面的知识，射频ic绝大部分是用于通信领域的。然后需要学习的是半导体工艺相关的基础知识，包括半导体器件物理、半导体工艺技术及流程等微电子基础理论知识，因为模拟射频集成电路用到的晶体管、无源器件建模和半导体工艺关系紧密，射频电路实际设计中采用的增强隔离性及降低噪声耦合等的方法和工艺息息相关。 基础知识扎实以后可以开始具体模拟ic设计的课程学习，当然这部分的学习过程也可以和基础知识学习过程结合起来，很多经典ic设计教材都是从基础知识开始讲起，一步一步进阶模拟ic设计的。这个过程比较推荐P.R.Gray的《模拟集成电路分析与设计》，当然最好是英文原版，翻译版本错误多多，容易把初学者带沟里，这本教材的分析推导过程无比详细，能够跟着推导一遍的话绝对收获无穷，从基础的工艺，器件模型，基本放大电路到模拟电路的精髓---运算放大器每一部分都是ic设计的核心基础。其它经典模拟ic教材还有Allen的《CMOS analog circuit design》，拉扎维的《Design of Analog CMOS Integrated Circuits》等等。 模拟ic课程以后就可以进入到射频集成电路的设计课程，这里也有很多经典教材，拉扎维的《射频微电子》，托马斯李的《CMOS射频集成电路设计》，还有清华池保永编写的《CMOS
射频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”，但这个观点只有部分正确，RF电路板设计也有许多可以遵循的准则和不应该被忽视的法则。 不过，在实际设计时，真正实用的技巧是当这些准则和法则因各种设计约束而无法准确地实施时如何对它们进行折衷处理。当然，有许多重要的RF设计课题值得讨论，包括阻抗和阻抗匹配、绝缘层材料和层叠板以及波长和驻波等，在全面掌握各类设计原则前提下的仔细规划是一次性成功设计的保证。 RF电路设计的常见问题 1、数字电路模块和模拟电路模块之间的干扰 如果模拟电路(射频)和数字电路单独工作，可能各自工作良好。但是，一旦将二者放在同一块电路板上，使用同一个电源一起工作，整个系统很可能就不稳定。这主要是因为数字信号频繁地在地和正电源(>3 V)之间摆动，而且周期特别短，常常是纳秒级的。由于较大的振幅和较短的切换时间。使得这些数字信号包含大量且独立于切换频率的高频成分。在模拟部分，从无线调谐回路传到无线设备接收部分的信号一般小于lμV。因此数字信号与射频信号之间的差别会达到120 dB。显然．如果不能使数字信号与射频信号很好地分离。微弱的射频信号可能遭到破坏,这样一来，无线设备工作性能就会恶化，甚至完全不能工作。 2、供电电源的噪声干扰 射频电路对于电源噪声相当敏感,尤其是对毛刺电压和其他高频谐波。微控制器会在每个内部时钟周期内短时间突然吸人大部分电流,这是由于现代微控制器都采用CMOS工艺制造。因此。假设一个微控制器以lMHz的内部时钟频率运行，它将以此频率从电源提取电流。如果不采取合适的电源去耦．必将引起电源线上的电压毛刺。如果这些电压毛刺到达电路RF部分的电源引脚,严重时可能导致工作失效。 3、不合理的地线 如果RF电路的地线处理不当,可能产生一些奇怪的现象。对于数字电路设计,即使没有地线层,大多数数字电路功能也表现良好。而在RF频段，即使一根很短的地线也会如电感器一样作用。粗略地计算,每毫米长度的电感量约为l nH,433 MHz时10 toni PCB线路的感抗约27Ω。如果不采用地线层，大多数地线将会较长，电路将无法具有设计的特性。 4、天线对其他模拟电路部分的辐射干扰 在PCB电路设计中，板上通常还有其他模拟电路。例如，许多电路上都有模，数转换(ADC)或数／模转换器(DAC)。射频发送器的天线发出的高频信号可能会到达ADC的模拟淙攵恕Ｒ蛭魏蔚缏废呗范伎赡苋缣煜咭谎⒊龌蚪邮誖F信号。如果ADC输入端的处理不合理，RF信号可能在ADC输入的ESD二极管内自激。从而引起ADC偏差。 一、射频电路布局原则 在设计RF布局时,必须优先满足以下几个总原则： (1)尽可能地把高功率RF放大器(HPA)和低噪音放大器(LNA)隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路； (2)确保PCB板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜箔面积越大越好； (3)电路和电源去耦同样也极为重要；
wifi产品的一般射频电路设计 1. 前言 在这篇文章中，分析研究了Wi-Fi产品的一般射频电路设计，而且主要分析的是Atheros 和Ralink的解决方案，对于其他厂商的解决方案并没有进行研究。研究，讨论了Wi-Fi产品中的射频电路设计，包括各个组成部分，如无线收发器，功率放大器，低噪声放大器。虽然说这篇文章主要分析了Atheros和Ralink的方案，但是这两家厂商的解决方案很具有代表性，而且具有很高的市场占有率，因此，大部分Wi-Fi 产品也必然是具有一致或者类似的架构。经常浏览相关网站的人一定知道，在中国市场热卖的无线路由器，无线AP很多都是这两家的解决方案。 2. 射频设计框图 图2-1 Wi-Fi产品的一般射频设计框图 如图1-1所示，一般Wi-Fi产品的射频部分由五大部分组成，蓝色的虚线框内统一看成是功率放大器部分。无线收发器（Radio Transceiver）一般是一个设计的核心器件之一，除了与射频电路的关系比较密切以外，一般还会与CPU有关，在这里，我们只关注其与射频电路相关的一些内容。发送信号时，收发器本身会直接输出小功率的微弱的射频信号，送至功率放大器（Power Amplifier，PA）进行功率放大，然后通过收发切换器（Transmit/Receive Switch）经由天线（Antenna）辐射至空间。接收信号时，天线会感应到空间中的电磁信号，通过切换器之后送至低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA）进行放大，这样，放大后的信号就可以直接送给收发器进行处理，进行解调。
3. 无线收发器 我把无线收发器（在本章的以下内容中简称收发器）放在了第一个模块，主要原因就是因为，它一般会是一个设计的核心器件之一，有的时候还可能集成在CPU上，就会是一个设计中的最重要的芯片，同时，理所当然，收发器的重要性决定了它的外围电路必然很复杂，实际上也是如此。而且，如果没有参考设计，完全由我们自主设计的时候，这颗芯片也是我们应该放在第一优先的位置去考虑，这颗芯片从根本上决定着整个设计的无线性能。这样，这一部分的设计讲解起来会比较困难，可是还是想最先讲解这里。 收发器通常会有很多的管脚，在如图2-1中，我只给出了射频电路设计时会关注的管脚，可以看到，有几个电源管脚，数字地，模拟地，射频输出，功率放大器增益控制，功率检测，温度检测，射频输入，低噪声放大器增益控制，发射、接收切换等管脚，在接下来的内容中，我会把这些管脚分模块逐个讲解。 图3-1 一般的无线收发芯片（射频电路设计相关） 3.1 差分射频信号的处理 3.1.1 收发器本身具有的管脚 对于射频信号，为了增强收发器的抗干扰能力，一般会采用差分信号的处理方式，也就是说，收发器会以差分形式将信号发送出去，同时外部电路也必须为收发器提供差分射频信号的输入。如图2-2所示，红色方框内的四只管脚就是这个收发器的差分射频信号的输入，输出管脚，也是最重要的射频信号管脚。
射频通信电路复习提纲 第一章，选频回路与阻抗变换 1，掌握并联谐振回路的阻抗表达式，幅频特性() ?ω、谐 Z jω、相频特性() Z 振频率 ω、Q值、通频带BW0.7 2，掌握变压器、电容、电感分压电路的阻抗变换特性。 3，掌握L型阻抗变换网络计算。理解T型、型阻抗变换网络的概念。 ，了解传输线和反射系数概念、Smith圆图的概念，能用Smith圆图设计阻抗匹配网络。 5，掌握传输线变压器的概念和基本特性（能量传递、电平隔离），能用传输线变压器实现宽带阻抗变换。 6，了解集中选频滤波器和集成电感的原理与应用。 第二章，噪声与非线性失真 1，掌握电阻的热噪声计算方法及噪声等效电路，了解BJT和FET晶体管的噪声模型。 2，掌握噪声系数的定义和简单电路的噪声系数计算方法。掌握等效噪声温度的定义及其与噪声系数的关系。 3，掌握多级放大器噪声系数的计算方法，了解改善系统噪声系数的方法。 4，了解非线性电路的定义和主要特征。了解阻塞、交调、互调的出现原因和现象，了解1dB压缩点、IIP3的定义和计算方法。 5，掌握幂级数分析法及其应用（条件和实例）。
6，掌握折线分析法及其应用（条件和实例）。 7，掌握开关函数分析法及其应用（条件和实例）。 8，掌握时变跨导分析法及其应用（条件和实例）。 9，掌握模拟乘法器的概念和典型用途（运算、变增益放大、调幅及检波、混频、鉴相） 10，了解差分对电路的传递特性。掌握双差分模拟乘法器的电路、传递特性、小信号和大信号下的近似特性、扩展线性范围的方法。 11，掌握灵敏度的定义和求法。掌握动态范围的定义和求法。 第三章，调制和解调 1，掌握调幅信号的基本特性（AM、DSB信号的表达式、波形、频谱、带宽、信号功率；SSB信号的表达式、频谱、带宽、信号功率）。AM、DSB、SSB信号的调制与解调方法原理方框图（SSB：滤波法、矢量合成法）。2，掌握FM信号和PM信号的定义、表达式（m f、m）、波形特征、频谱特征（J n(m)）、带宽。了解基本调频方法。 3，了解数字调制的概念和原理。 了解二元调制和正交调制的概念。了解BPSK、BFSK、QPSK、QAM的基本概念。 第四章，发送、接收机结构 1，掌握超外差接收机的基本原理和结构。了解接收机的主要指标。了解针对镜频干扰采取的措施。
射频电路设计原理与 应用
【连载】射频电路设计——原理与应用 相关搜索:射频电路, 原理, 连载, 应用, 设计 随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频（RF）和微波（MW）电路在通信系统中广泛应用，高频电路设计领域得到了工业界的特别关注，新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。微波射频识别系统（RFID）的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内；全球定位系统（GPS）载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz，并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上；在C波段卫星广播通信系统中包括4GHz的上行通信链路和6GHz的下行通信链路。通常这些电路的工作频率都在1GHz以上，并且随着通信技术的发展，这种趋势会继续下去。但是，处理这种频率很高的电路，不仅需要特别的设备和装置，而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。 下面的内容主要是结合我从事射频电路设计方向研究4年来的体会，讲述在射频电路设计中必须具备的基础理论知识，以及我个人在研究和工作中累积的一些实际经验。 作者介绍 ChrisHao，北京航空航天大学电子信息工程学院学士、博士生；研究方向为通信系统中的射频电路设计；负责或参与的项目包括：主动式射频识别系统设计、雷达信号模拟器射频前端电路设计、集成运算放大器芯片设计，兼容型GNSS接收机射频前端设计，等。 第1章射频电路概述 本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。 第1节频谱及其应用 第2节射频电路概述 第2章射频电路理论基础 本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等 第1节品质因数 第2节无源器件特性 第3章传输线 工作频率的提高意味着波长的减小，当频率提高到UHF时，相应的波长范围为10-100cm，当频率继续提高时，波长将与电路元件的尺寸相当，电压和电流不再保持空间不变，必须用波的特性来分析它们。 第1节传输线的基本参数 第2节终端带负载的传输线分析 (1) 第3节终端带负载的传输线分析 (2) 第4章史密斯圆图 为了简化反射系数的计算，P.H.Smith开发了以保角映射原理为基础的图解方法。这种近似方法的优点是有可能在同一个图中简单直观的显示传输线阻抗以及反射系数。本小节将对史密斯圆图进行系统的介绍。第1节史密斯圆图