发布时间 : 星期六 文章ADS射频电路课程设计 - 混频器设计与仿真更新完毕开始阅读2ef06ac089eb172ded63b7e7
以使用行为级模型外，也可以使用元件电路模型进行习用响应验证。射频系统仿真分析包含了上述的线性分析、谐波平衡分析和电路包络分析，分别用来验证射频系统的无源元件与线性化系统模型特性、非线性系统模型特性、具有数字调频信号的系统特性。
2.1.6 拖勒密分析（Ptolemy）
拖勒密分析方法具有可以仿真同时具有数字信号与模拟、高频信号的混合模式系统能力。ADS中分别提供了数字元件模型（如FIR滤波器、IIR滤波器，AND逻辑门、OR逻辑门等）、通信系统元件模型（如QAM调频解调器、Raised Cosine滤波器等）及模拟高频元件模型（如IQ编码器、切比雪夫滤波器、混频器等）可供使用。
2.1.7 电磁仿真分析(Momentum)
ADS软件提供了一个2.5D的平面电磁仿真分析功能——Momentum（ADS2005A版本Momentum已经升级为3D电磁仿真器），可以用来仿真微带线、带状线、共面波导等的电磁特性，天线的辐射特性，以及电路板上的寄生、耦合效应。所分析的S参数结果可直接使用于些波平衡和电路包络等电路分析中，进行电路设计与验证。在Momentum电磁分析中提供两种分析模式：Momentum微波模式即Momentum和Momentum射频模式即Momentum RF；使用者可以根据电路的工作频段和尺寸判断、选择使用。 2.2 ADS的设计辅助功能
ADS软件除了上述的仿真分析功能外，还包含其他设计辅助功能以增加使用者使用上的方便性与提高电路设计效率。ADS所提供的辅助设计功能简介如下： 2.2.1 设计指南（Design Guide）
设计指南是藉由范例与指令的说明示范电路设计的设计流程，使用者可以经由这些范例与指令，学习如何利用ADS软件高效地进行电路设计。
目前ADS所提供的设计指南包括：WLAN设计指南、Bluetooth设计指南、CDMA2000设计指南、RF System设计指南、Mixer设计指南、Oscillator设计指南、Passive Circuits设计指南、Phased Locked Loop设计指南、Amplifier设计指南、Filter设计指南等。除了使用ADS软件自带的设计指南外，使用者也可以通过软件中的DesignGuide Developer Studio建立自己的设计指南。 2.2.2 仿真向导（Simulation Wizard）
仿真向导提供step-by-step的设定界面供设计人员进行电路分析与设计，
使用者可以藉由图形化界面设定所需验证的电路响应。
ADS提供的仿真向导包括：元件特性（Device Characterization）、放大器（Amplifier）、混频器（Mixer）和线性电路（Linear Circuit）。 2.2.3 仿真与结果显示模板（Simulation & Data Display Template） 为了增加仿真分析的方便性，ADS软件提供了仿真模板功能，让使用者可以将经常重复使用的仿真设定（如仿真控制器、电压电流源、变量参数设定等）制定成一个模板，直接使用，避免了重复设定所需的时间和步骤。结果显示模板也具有相同的功能，使用者可以将经常使用的绘图或列表格式制作成模板以减少重复设定所需的时间。除了使用者自行建立外，ADS软件也提供了标准的仿真与结果显示模板可供使用。
2.2.3 电子笔记本（Electronic Notebook）
电子笔记本可以让使用者将所设计电路与仿真结果，加入文字叙述，制成一份网页式的报告。由电子笔记本所制成的报告，不需执行ADS软件即可以在浏览器上浏览。
2.3 ADS与其他EDA软件和测试设备间的连接
由于现今复杂庞大的的电路设计，每个电子设计自动化软件在整个系统设计中均扮演着螺丝钉的角色，因此软件与软件之间、软件与硬件之间、软件与元件厂商之间的沟通与连接也成为设计中不容忽视的一环。ADS软件与其他设计验证软件、硬件的连接简介如下：
2.3.1 SPICE电路转换器（SPICE Netlist Translator）
SPICE电路转换器可以将由Cadence、Spectre、PSPICE、HSPICE及Berkeley SPICE所产生的电路图转换成ADS使用的格式进行仿真分析、另外也可以将由ADS产生的电路转出成SPICE格式的电路，做布局与电路结构检查（LVS，Layout Versus Schematic Checking）与布局寄生抽取（Layout Parasitic Extraction）等验证。
2.3.2 电路与布局文件格式转换器（IFF Schematic and Layout Translator） 电路与布局格式转换器提供使用者与其他EDA软件连接沟通的桥梁，藉由此转换器可以将不同EDA软件所产生的文件，转换成ADS可以使用的文件格式。
2.3.3 布局转换器（Artwork Translator）
布局式转换器提供使用者将由其他CAD或EDA软件所产生的布局文件导入ADS软件编辑使用，可以转换的格式包括IDES、GDSII、DXF、与Gerber等格式。 2.3.4 SPICE模型产生器（SPICE Model Generator）
SPICE模型产生器可以将由频域分析得到的或是由测量仪器得到的S参数转换为SPICE可以使用的格式，以弥补SPICE仿真软件无法使用测量或仿真所得到的S参数资料的不足。
2.3.5 设计工具箱（Design Kit）
对于IC设计来说，EDA软件除了需要提供准确快速的仿真方法外，与半导体厂商的元件模型间的连接更是不可或缺的，设计工具箱便是扮演了ADS软件与厂商元件模型间沟通的重要角色。ADS软件可以藉由设计工具箱将半导体厂商的元件模型读入，供使用者进行电路的设计、仿真与分析。 2.3.6 仪器连接器
仪器连接器提供了ADS软件与测量仪器连接的功能，使用者可以通过仪器伺服器将网络分析仪测量得到的资料或SnP格式的文件导入ADS软件中进行仿真分析，也可以将软件仿真所得的结果输出到仪器（如信号发生器），作为待测元件的测试信号。
二、 混频器的原理
在无线通信系统中，混频器也是一种常见的射频电路组件，它主要用来对信号进行频率变换。在接收机中，一般用来对接收机的射频信号进行下变频；在发射机中，一般用来对中频信号进行上变频。下面将设计一个镜像抑制混频器，并 对他的参数进行仿真。
1、混频器的基本原理
混频器通常被用来将不同频率的信号相乘，以实现频率的变换。它最基本的作用有两个：上变频和下变频。其中上变频的作用是将中频信号与本振信号混频成为发射的射频信号，通过天线发射出去；下变频器的作用是将天线接收到的射频信号与本地载波信号混频，经过滤波后得到中频信号，并送到中频处理模块进行处理。图1就是一个平衡混频器的电离臂，1到3、4端口以及从2到3、4端口都是功率平分而相位差90。。
图1 镜像抑制混频器的原理
假设射频信号和本振信号分别从隔离臂1、2端口加入时，初相位都是0。，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。通过定向耦合器，加到VD1，VD2上的信号和本振电压分别为由式1到式4表示：
vs1?Vscos(?st??/2) vL1?VLcos(?Lt??/2) vs2?Vscos(?st) vL2?VLcos(?Lt??/2)
（1） （2） （3） （4）
可见，射频信号和本振信号都分别以π/2相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为π/2型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：
??i1(t)?n,m?????I??n,mexp[jm(?st??/2)?jn(?Lt??)]
（5）
同样D2中的混频电流为：
i2(t)?n,m?????In,mexp[jm(?st)?jn(?Lt??/2)]
（6）
当m=±1，n=±1时，利用式（7）的关系，可以求出中频电流如式（8）所示。
I?1,?1?I?1,?1
（7） （8）
iIF?4|I?1,?1|cos[(?s??L)t??/2]
号的频率之差，从而达到了混频的目的。
这样就可以看出，输出的中频信号的频率是输入的射频信号的频率与本振信