基于ADS的接收机系统仿真分析

摘要近年来，以移动通信应用为主的无线技术发展特别迅速，很多都已经取得了巨大的进步和发展。射频前端电路作为它们整个系统中不可缺少的重要组成部分，直接影响着整机系统的性能。本文选择零中频接收机作为研究对象，围绕它的射频前端、下变频结构、模拟基带3个模块进行分析研究。30145

本文一开始对比分析了几种接收机的结构和工作原理，并且给出了影响接收机性能的指标，例如系统增益等。在对各种元器件性能指标进行了详细的了解和分析后，利用ADS微波仿真软件对设计的接收机进行了仿真测试，从最后结果来看，基本满足要求。

关键词 零中频 接收机 系统增益 ADS 毕业论文设计说明书外文摘要

Title the analysis and simulation of receiver based on ADS Abstract

In recent decades,wireless technology with mobile communication applications as the leading, have developed quickly and gained tremendous success.RF front-end as their whole indispensable component part

of the system, directly impact on the performance of the system.The zero intermediate frequency receiver selected as the model in the thesis,it involved the RF front-end, the down-conversion structure and the analog base-band circuit. 源自

From the start of the paper,the structural features and the working principle of several common receivers were contrasted and analysed, and the technical parameters of influencing receivers also was introduced, such as the system gain.After the detailed comprehension and analysis of the components,and then it was optimized and simulated by using ADS (Advanced Design System). According to the results of simulation, the design met the requirements.

Keywords The zero-intermediate-frequency receiver system gain ADS 目 次 1 引言 1

1.1 接收机的发展现状 1 1.2 课题意义与背景 2

1.3 论文的研究内容和章节安排 2

2 接收机基本原理 4 2.1 接收机基本类型 4 2.2 接收机的主要技术指标 8 2.3 接收系统各部分特点 10 2.4 本章小结 11

3 零中频接收机系统设计 12 3.1 射频前端电路 12 3.2 下变频电路 13 3.3 模拟基带电路 14 3.4 总电路图 15 3.5 本章小结 16 4 仿真结果 17

4.1 接收机频带选择性仿真 17 4.2 接收机信道选择性仿真 19 4.3 接收机系统链路预算仿真 21 4.4 接收机下变频仿真 24 4.5 本章小结 25 结 论 26 致 谢 27 参考文献28 源自 1 引言

射频(Radio Frequency)是指在无线电通信中所使用到的电磁波频率，包括高频(High Frequency)、甚高频(Very High Frequency)、超高频(Ultra High Frequency)和更高频率的频段。当电磁波处于高频率状态，便能在空气中传播，并且可以由电离层反射形成远距离传播，这种具备远距离传播能力的电磁波就是射频。射频电路与一般普通电路不同，其环境是在高频之下，电容电感对电路的影响很大。而杂散参数对电路的影响也随着频率的增加而增大。 :

时代在发展，科技在进步，现如今的射频频段已经扩展到了GHz的频段。甚至还包含了毫米波和厘米波等各种微波波段。所以现代科学家在射频电路的研究上更加深入和全面，射频电路也逐渐在各种领域上获得广泛的应用。 1873年由詹姆斯•克拉克•麦克斯韦发明的麦克斯韦方程组奠定了现代电磁理论的基础。麦克斯韦是一位十分伟大的科学家，他是经典动力学的创始人，也是统计物理学的开拓者。在其出版的《论电与磁》中，他向人们提出了电磁波传播的假说，并且指出自然界中人们随处可见的光也是属于电磁波的范畴。可以说，没有麦克斯韦的电磁学理论，现代电力工程学也就不能发展起来，现代科技的发展也不会如此迅速。这是一次划时代的发现。1885年到1887年，奥利弗•亥维赛将麦克斯韦的公式进行了改进，成为了现代人们所了解的形式。亥维赛是一位天才，他引入了矢量符号，成功消

除了麦克斯韦理论上的数学复杂性，提供了一个导波和传输线的实际应用的基础。著名德国物理学教授、天才实验工作者亨瑞克•赫兹在1887年至11年间做的一系列实验完全证实了麦克斯韦的电磁波理论，并且证明了电磁波的传播速度等于光速。马可尼在1901年用电磁波神奇的向人们展示了能穿越大西洋的无线通信。1922年，美国海军研究实验室的泰勒，用一部波长为5米的连续波实验装置检测到一艘小木船。1930年，同样是美国海军研究实验室，用连续波雷达探测出了一架飞行中的飞机。1947 年，美国的贝尔实验室成功研发出了一种双极性晶体管，从此电子器件渐渐被小型低功耗的所替代。 晶体管的研制成功，推动了众多行业的快速发展。其中，通信行业发展尤其迅速。 渐渐地，射频微波集成电路的普及，使得无线通信模块向着更小、更轻、更廉价发展，射频电路也从最初的军用设备逐渐发展成民用设备。 源自

接收电路由输入端的天线接收射频信号，通过射频前端的低噪声放大器LNA放大信号，和本振信号混频之后（通过混频器）下变频到基带。当信号从基带输入，和本振信号混频成调制信号，再经功率放大器放大增强，最后由天线发射出去，这就是发射电路。天线、发射电路、接收电路这三部分就组成了人们所了解的无线通信收发机模型。 1.1 接收机的发展现状

随着时代的不断进步与发展，现代化接收机向着高性能高集成方向发展的趋势越来越明显。由于半导体工艺发展迅速，许多公司生产出了高性能高集成度的微波器件，接收机的集成度得以显著提高。接收机所能接收的频段也越来越高，功耗也越来越小。调制的发展，使用者的增加是的无线频谱拥堵渐渐成为常态，这些因素对接收机的线性度、灵敏度、动态范围、抗干扰能力、适应性等方面指标提出了严格的要求。 这就要求现代接收机在保证检测信号接收的情况下，要尽可能地提高接收机的线性度，尽可能地展宽接收机的动态范围，提升接收机的适应范围和抗干扰能力。卫星导航定位、移动无线网络、4G时代的到来，无一不向人们证明了射频系统在人们生活中起到了不可或缺的作用。 1.2 课题意义与背景

两次世界大战后，信号传输的重要性让人们对射频技术的发展产生了浓厚的兴趣。随着科技的发展，具有高集成度低消耗体积小的微波射频器件也随之产生。现如今，射频技术被广泛运用在无线网络、雷达定位、遥控测绘、远程通信、家庭网络等各种领域中。人们也开始对无线通信技术的射频电路进行了深入细致的研究。而人们对于影响无线通信技术的各种参数指标，例如适应性、抗干扰能力、大动态范围、灵敏度等提出了更严格的要求。无线通信系统性能与其各模块的射频器件有关，一个好的无线通信系统需要优良的器件

作为骨架，所以，设计出性能优良的射频模块对通信质量的提升有着极其重要的作用。

图2.1 超外差式接收机结构原理图

超外差接收机因其结构特点有着很多优势，第一大优点是达到滤波器高Q值会更为容易，其原因是在超外差接收机中，中频信号比载频信号低，在有用信号的选取中，载频段不如中频段更为方便简捷。第二个优点是具有较好的选择性和较高的频率特性，这是由于超外差接收机中频频率能被固定，在选择有源无源网络时，中频放大器的负载可以选择性能等较好的指标，信号放大不均匀的问题也能解决。第三个优点是因为在接收机中，其整个增益被三个频段：基带，中频，高频分别分摊了，而在载频被降至中频之后，与在载频段上作对比，具有高增益的放大器不仅在设计时变得更为简单而且在稳定度上也有所提高。最后一个优点是超外差接收机不需要复杂的直流消除电路，这是因为它的IQ发生失配的概率比较低。