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一種915MHz射頻收發系統的ADS設計與仿真

2014-04-09 來源:互聯網 字號:
由于各個模塊的參數均為已知,通過計算可以得出系統總的噪聲系數,三階互調截點等。噪聲系數定義為系統輸入信噪功率比(SNR)i=Pi/Ni與輸出信噪功率比(SNR)o=Po/No的比值,常用F表示。噪聲系數表征了信號通過系統后,系統內部噪聲造成信噪比惡化的程度。噪聲系數常用NF(單位為dB)表示。根據噪聲系數的級聯式(1)可以計算出系統總的噪聲系數,系統總的噪聲系數就是從圖3中的低噪聲放大器向輸出端方向看過去所表現出的噪聲系數,也可以理解為當接收信號由低噪聲放大器傳輸到輸出端,接收端對信噪比的惡化程度。

  (1)

接收機的一個很重要指標是靈敏度,它定義為:在給定的信噪比的條件下,接收機所能檢測的最低輸入信號電平。靈敏度與所要求的輸出信號質量(即輸出信噪比)有關,還與接收機本身的噪聲大小有關。接收機的靈敏度可由下式(2)計算得出:

Pin,min(dBm)=NRS(dBm/Hz)+NF(dB)+(SNR)o,min(dB)+10logB  (2)

假設接收機輸入端滿足共軛匹配,由源內阻Rs產生的噪聲輸送給接收機的噪聲功率為其額定輸出,即:NRS=4KTaRs/4Rs=KTa。假設Ta=290 K,則NRS=-174 dBm/Hz。所以靈敏度可表示為:

Pin,min(dBm)=-174dBm/Hz+NF(dB)+(SNR)o,min(dB)+10logB

接收機所接收的信號強弱是變化的,通信系統的有效性取決于它的動態范圍,即高性能的工作所能承受的信號變化范圍。動態范圍的下限是靈敏度,上限由最大可接受的信號失真決定。在本設計中考慮的是低噪聲放大器的輸入端的動態范圍。動態范圍可由下式(3)得到:

   (3)

利用ADS軟件對接收端進行S參數仿真,該仿真可以用于測量各個器件的S參數等。在本仿真中,可以看成是當900~930 MHz,以1 MHz為步長的各個頻率分量通過該接收端時,接收端對各個頻率分量的增益或衰減大小的仿真。仿真結果如圖4所示。

圖4 、S參數仿真結果

由仿真結果可知在中心頻率915 MHz處,增益最大,為63.287 dB。在標記maker2處,頻率與標記maker1處相差12.21 MHz,衰減相差14.698 dB,符合技術指標。在標記maker3處,頻率與標記maker1處相差12.06 MHz,衰減相差13.080 dB,符合技術指標。

圖5、接收系統功率增益預算曲線

利用ADS軟件對接收系統進行增益預算仿真,可以知道系統增益在系統各個部分中的分配情況。仿真結果如圖6所示。

圖6、輸入信號的功率譜

由圖3可以看到在射頻帶通濾波器BPF1處,系統增益為-1 dB,這是因為射頻帶通濾波器有1dB的插入衰減。在射頻放大器AMP1處,系統增益為20 dB,這是射頻放大器的21 dB增益減去射頻帶通濾波器的1 dB插入衰減,系統前端總共有20 dB的增益。根據標記m7可知,在負載終端2系統增益為63.287dB。

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