新版重庆大学移动通信系统实验报告-新版-精选.pdf

  • 格式:pdf
  • 大小:1.33 MB
  • 文档页数:20

ADS系统级仿真

——发射机、零中频接收机与外差式接收机

课程名称:移动通信系统院系:通信工程学院专业:通信01班年级:2013级姓名:叶汉霆学号:20134414 指导教师:李明玉实验时间:2016.12.22重庆大学

20134414通信01班叶汉霆

1 目的:ADS软件的使用、能用该软件进行原理图设计和原理图仿真。发射机、接收机的结构及工作原理;利用ADS中行为级模块进行系统级仿真的方法,使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。原理:机过信道传播的信号进行接收,提取出有用信号。接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参现架构可分为:超外差、零中频和数字中频等。

分的作用和要求如下:滤波器1(FP Filter1)选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。抑制杂散信号,避免杂散响应。减少本振泄漏,在频分系统中作为频域相关器。声放大器(LNA)在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。抑制后续电路的噪声,降低系统的噪声系数。滤波器2(FP Filter2)抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。进一步抑制其他杂散信号。减少本振泄漏。

20134414通信01班叶汉霆

2 器(Mixer)将射频信号下变频为中频信号。是接收机中输入射频信号最强的模块,其线性度极为重要,同时要求较低的噪声系数。滤波器(Injection Filter)滤除来自本振的杂散信号。信号源(LO)为接收机提供本地振荡信号。滤波器(IF Filter)抑制相邻信道的干扰,提供选择性。滤除混频器产生的互调干扰。如果存在第二次变频,需要抑制第二镜频。放大器(IF AMP)将信号放大到一定的幅度,供后续电路(如数模转换器或解调器)处理。通常需要较大的增益并实现增益控制。机是一个非常重要的子系统,无论是语音、图像,还是数字信号,要利用电磁波传送到远端,都必须使用发射机产生信到天线。一般具有频率、带宽、功率、辐射杂散等性能指标参数,发射机的实现架构可分为:超外差、零中频和数字中频等。

级联耦合微带线带通滤波器

20134414通信01班叶汉霆

3 使用0.25个导波波长耦合谐振器构成的微带带通滤波器技术指标:带通滤波器夫带通滤波器阶数:4、5 率:2140MHz 宽:80MHz 宽:400MHz 减:25dB 纹:0.1dB 耗:1dB 声放大器1dB 数:2dB 源(交流功率源)输出阻抗:50程:P=polar(dbmtow(RF_pwr),0) 变量RF_pwr 变量RF_freq MHz 器OWER 益:10dB B 本振频率和输入信号频率一致。器和功分器

20134414通信01班叶汉霆

4 内容:真电路原理图

射机的设计方案将调制和上变频分开,先在较低的中频(10.7MHz)上调制,原理图中就以调制器的输出为发射机射频放大器放大(增益为5dB)再将其上变频搬移到发射的载频(1950MHz)上。变频后必须再通过一个带通滤波器滤除其中的一个不必要的边带,然后经功放放大到发射机需要的发射功率电平上,器滤波后发射。用的两个带通滤波器一个设定为4阶切比雪夫带通滤波器,一个设定5阶的,插入损耗分别为-1dB和-2dB。器的变频损耗为-6dB,另外我们取振荡器输出功率为+13dB,本振频率为1960.7MHz。输入为1.5dBm的交流信号。收机频带选择性仿真

20134414通信01班叶汉霆

5 收机信道选择性仿真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实现,仿真的电路图就是整个零图。

20134414通信01班叶汉霆

6 收机系统预算增益仿真

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VGA增益为最大值66dB时,信号源的功度-108dBm(已考虑了天线双工器的损耗),反之,当VGA的增益最小时,信号源应输入接收机所能接收的最大功率在VAR中反映出来。

20134414通信01班叶汉霆

7 收机的下变频分析真主要是看到接收机是如何将射频信号的频谱搬移到零频的,也就是接收机的频域响应特性。这里使用的是谐Balance Simulation,HB Simulation),在接收机输入端插入一个载频为2140MHz,电平为-40dBm的交流信号作为信也使用交流功率信号源。另外将输入、输出端进行编辑,分别命名为Vin、Vout_i和Vout_q

20134414通信01班叶汉霆

8 收机及本振输出功率对接收机性能的影响分析差式接收机结构和零差式基本相同,区别在于输出信号不再是零频的基带信号,而是中频信号,这里我选择中频为3要改为1822MHz;仍通过下变频部分将信号分为I/Q两路,混频器后面不再是基带处理而是中频处理部分,而是采器进行信道选择,具体参数见图;

20134414通信01班叶汉霆

9 分滤波器变为:

耦合微带线带通滤波器处理部分滤波器的参数,此处选择通带波纹为0.01dB,5阶的切比雪夫低通原型;52430.7563,1.3049,1.5773gggg化带宽、上边带和下边带。根据滤波器特性对上、下边带以及中心频率的要求,可以确定其分数带宽为:0.0BW

20134414通信01班叶汉霆

10 带宽、低通原型计算导纳变换器的值。2|,100,10,11oeiiiiiiZZZJZJ0,15,600112BWJJZgg,,10112iiiiBWJZgg的公式计算奇模、偶模阻抗2|,100,10,11ooiiiiiiZZZJZJ,2|,100,10,11oeiiiiiiZZZJZJlc工具计算耦合微带线的尺寸

结果分析预算增益仿真结果

20134414通信01班叶汉霆

11 收机的频带选择性仿真结果AMP1.t2MIX1.t2BPF1.t2AMP2.t2BPF2.t2PORT1.t1Term2.t1051015

-520

ComponentBudGain1[0]

1.21.41.61.82.02.22.42.62.81.03.0-100-80-60-40-200

-12020

freq, GHzdB(S(2,1))m1m2m1freq=dB(S(2,1))=20.0002.140GHzm2freq=dB(S(2,1))=-25.7642.020GHz

20134414通信01班叶汉霆

12 在频带选择滤波器的中心频率拥有20dB的最大增益,也就是LNA的增益减去微波带通滤波器的插入损耗。在偏离中得到25dB左右的衰减。接收机射频前端的接收带宽为6MHz,和WCDMA系统对移动终端下行链路的要求是相吻不超过0.125dB。收机信道选择性仿真结果2.052.102.152.202.252.002.30-100-80-60-40-200

-12020

freq, GHzdB(S(2,1))m1m2m1freq=dB(S(2,1))=20.0002.140GHzm2freq=dB(S(2,1))=-25.7642.020GHz

20134414通信01班叶汉霆

13 可以看到,中心频率2.14GHz处的增益为96dB,为系统的最大增益;邻道抑制达到了49.386dB,优于设计目标;通频带信息都集中在离中心频率2MHz的范围内,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0.15d收机预算增益仿真结果2.112.122.132.142.152.162.172.102.18050

-50100

freq, GHzdB(S(2,1))m1m2m1freq=dB(S(2,1))=96.0002.140GHzm2ind Delta=dep Delta=-49.386Delta Mode ON5.000E6

2.1362.1372.1382.1392.1402.1412.1422.1432.1352.14495.2595.5095.7596.0096.2596.5096.75

95.0097.00

freq, GHzdB(S(2,1))m3m4m3freq=dB(S(2,1))=95.9842.139GHzm4ind Delta=dep Delta=-0.001Delta Mode ON3.000E6

20134414通信01班叶汉霆

14 真后将Y轴设为BudGain,但图中并没有任何曲线生成,而如果在Y轴的BudGain后键入[0]后,增益预算曲线就出现仿真必须明确指定频率,这里只有唯一的频率2.14GHz,也就是频率数组中的第1个,故[0]是必须的。我们将两次仿示出来,可以清楚地看到接收机在VGA增益最大和最小的情况下整机增益的分配情况。收机下变频分析BPF1.t2AMP1.t2PWR1.t2MIX1.t2LPF1.t2AMP2.t2PORT1.t1Term1.t1020406080

-20100

ComponentBudGain1[0]

20134414通信01班叶汉霆

15 功率对接收机性能的影响分析功率随本振输出功率的变化123456789freq, GHzm1m1freq=dBm(Vin)=-40.0022.140GHz

1234567809-300-200-100-4000

freq, GHzdBm(Vouti)m2m2ind Delta=dep Delta=23.053Delta Mode ON-2.140E9

1234567809-300-250-200-150-100-500

-35050

freq, GHzdBm(Voutq)m3m3ind Delta=dep Delta=53.998Delta Mode ON-2.140E9

20134414通信01班叶汉霆

16 输出功率电平开始随本振输出功率的增加逐渐增大,当本振功率大于0dBm之后,输出功率逐渐稳定在22dB左右随本振功率的变化

输出功率是相一致的,也是必须有足够的本振功率输出才能使增益达到稳定的最大值。噪声系数随本振输出功率的变化-25-20-15-10-505-301005101520

-525

LO_pwrdbm_outm2m2LO_pwr=dbm_out=21.9149.000

-25-20-15-10-505-30104045505560

3565

LO_pwrIF_Gainm3m3LO_pwr=IF_Gain=61.9149.000

20134414通信01班叶汉霆

17 ,接收机的噪声系数是随本振信号增大递减的,本振输出达到0dBm以上时,它才会逐渐稳定在最小值,使接收机的耦合微带线带通滤波器仿真结果-25-20-15-10-505-301053.975453.975653.975853.976053.9762

53.975253.9764

HB.LO_pwrNFssb

m4m4indep(m4)=plot_vs(NFssb, HB.LO_pwr)=53.975noisefreq=318.0000MHz9.000