毕业设计（论文）-基于MAX2671的一种微波混频器的设计和ADS仿真.doc

泉 州 师 范 学 院 毕业论文（设计） 题 目 基于MAX2671的一种微波混频器的设计和ADS仿真 物理与信息工程 学 院 电子信息科学与技术 专 业 07 级1班 学生姓名 学 号 070303002 指导教师 职 称 助理实验师 完成日期 2011年月ADS软件平台对该模块进行电路的设计和仿真，设计中该模块采用单平衡混频器和二极管双平衡混频器模型，利用仿真后得出的频谱结果，对两者进行比较，提出了集成芯片MAX2671及其外围电路组成的硬件电路的设计方案，能够在2.4GHz频段实现上变频。该硬件电路可以在低电压条件下工作，具有功耗小、低噪声、微型、低成本等优点。微波混频器是射频通信中的核心部件，其性能的好坏直接决定着通信质量的优劣。 【关键词】微波混频器；ADS软件；双平衡混频；MAX2671；上变频 引言 随着无线通信的快速发展，对传输可靠性、抗干扰能力、传输带宽和速率的要求越来越高，微波技术的优点渐渐地被无线通信行业挖掘出来，拥有着相当大的发展潜力，特别是向厘米波和毫米波的发展。微波通信是一种视距范围内的直线传输，它工作在300MHz~3GHz频率范围内，它有着传输带宽高、传输速率快、抗噪声和干扰能力强、必威体育官网网址性好和传输可靠性等优点，赋予了3G技术更好的灵活性，它与超短波、短波相比较，大大扩展了通信通道，开辟了微波通讯和卫星通信。因此是国家通信网的一种重要通信手段，也普遍适用于各种专用通信网。1总体设计方案 1.1系统设计的基本要求 系统设计方案主要分为软件电路仿真和硬件电路制作测试两个部分： 1）软件仿真：利用ADS软件设计单平衡型混频器和双平衡型混频器电路，进行输出频谱仿真，得到频谱图，要求混频器工作在2.4GHz频段，具体为能使70MHz中频信号频谱搬移到2.4GHz的载波频谱附近，有上下变频的频率信号2.33GHz和2.47GHz。 2）硬件电路：在实验室条件下制作微波上变频器的PCB电路板，通过微波通信实验平台输入中频信号和本振信号，用频谱仪测得电路输出的信号频率为输入中频信号（）与本振信号()的和频(),频率范围2.40~2.50GHz。 1.2系统设计的思路 在ADS软件平台上设计单平衡型混频器和双平衡型混频器电路，进行输出频谱的仿真。在给定输入中频信号和本振信号相同功率值的情况下，比较两种不同的混频器模型输出的信号频谱的效果，选出硬件电路制作方案。单平衡混频器原理框图和双平衡混频器原理框图分别如图1-1和图1-2所示。 图1-1 单平衡混频器原理框图 图1-2 双平衡混频器的原理框图 通过输出信号频谱仿真，比较两种混频器的频谱纯度及功率强弱，选择具有变频损耗小的双平衡型混频器硬件制作方案。 硬件设计选择Maxim半导体与混合信号厂商生产的MAX2671型号集成芯片，设计其外围电路，使得总体电路实现2.4GHz频段的上变频。 2 ADS软件简介及2.4GHz微波传输技术 2.1 ADS （Advanced Design System）2008update2ADS（Advanced Design System）ADS2008update2不仅对用户的使用界面进行了优化方便用户更便捷的操作，而且在设计和仿真手段上进行了升级。其中，设计功能包括3D布局检视、线路布局同步等；仿真手段有完整的3D电磁分析和必威体育精装版的多处理器运算架构等，整合的电磁设计系统也包含更快速的bond wire(封装接线)绘制操作界面，更快速的高频暂态模拟功能[1]。 2.2 2.4GHz微波传输技术 2.4GHz微波传输技术是一种工作在2.4GHz频段，传输距离可达10米的短距离通信技术。通信频段的日益拥挤，在2.4GHz频段上能获得较强的抗干扰能力，而且相比较于其他ISM频段它具有更宽的频带，具有更大的传输容量和更快的传输速率。2.4GHz频段作为全球性通用频段，在众多领域中有着广泛的应用，其产品也朝着微型化发展，为了使得获得更强的抗干扰能力，规划者规范了在2.4GHz频段工作下的无线技术标准，包括ZigBee 技术Wi-Fi （无线局域网3 ADS软件设计方案比较 3.1单平衡混频器 3.1.1单平衡混频器微带结构原理分析 图3-1是单平衡混频器的电路原理框图，射频信号和本振信号通过3dB定向耦合器输入到二极管，二极管通过其非线性特性输出中频信号和其他谐波分量，最后通过一个滤波器，输出所需要的频率值。其中，3dB耦合器可以是90°混合网络。使用90°混合网络可以有很宽的频率范围，在RF端口可已得到完全的输入匹配，同时可以出去所有偶数阶互调产物[2]。 图3-1 单平衡混频器 3.1.2 ADS仿真单平衡混频