应用ADS设计混频器
1. 概述
图1为一微带平衡混频器,其功率混合电路采用3dB分支线定向耦合器,在各端口匹配的条件下,1、2为隔离臂,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
设射频信号和本振分别从隔离臂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D1,D2上的信号和本振电压分别为: D1上电压
? vs1?Vscos(?st?) 1-1
2vL1?VLcos(?Lt??) 1-2 D2上电压
vs2?Vscos(?st) 1-3
vL2?VLcos(?Lt??2) 1-4
??相位差分配到两只二极管上,故这类混频器称为22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: 可见,信号和本振都分别以
i1(t)?n,m???????In,mexp[jm(?st????2)?jn(?Lt??)]
同样,D2式中的混频器的电流为:
i2(t)?n,m?????In,mexp[jm(?st)?jn(?Lt??2)]
当m??1,n??1时,利用I?1,?1?I?1,?1的关系,可以求出中频电流为:
iIF?4I?1,?1cos[(?s??L)t??2]
主要的技术指标有:
1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数); 2、变频增益,中频输出和射频输入的比较;
3、动态范围,这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围; 4、双频三阶交调与线性度; 5、工作频率; 6、隔离度;
7、本振功率与工作点。
设计目标:射频:3.6 GHz,本振:3.8 GHz,噪音:<15。
2.具体设计过程
2.1创建一个新项目
◇ 启动ADS
◇ 选择Main windows
◇ 菜单-File-New Project,然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名 ◇ 点击“ok”这样就创建了一个新项目。 ◇ 点击
,新建一个电路原理图窗口,开始设计混频器。
2.2 3dB定向耦合器设计
◇ 里面选择类“Tlines-Microstrip”
◇ 选择,并双击编辑其中的属性,,这是微
带线基板的参数设置,其中的各项的物理含义,可以参考ADS的帮助文档。 ◇ 选择
,这是一个微带传输线,选择
,这是一个三叉口。
◇ 按照下图设计好电路图
图2 3dB耦合器
其中50 ohm传输线的线宽w=0.98mm,四分之一波长长度为10.46mm,35ohm传输线的线宽为w=1.67mm,四分之一波长长度为10.2mm。MTEE是三端口器件,有三个参数W1,W2,W3具体是有定义的,可以此参考ADS帮助文档。 ◇ 选择类“Simulation-S_Param”并把仿真器和“Term”拉出来放好。
图3
◇ 双击,修改里面的属性,要求从3GHz到
5GHz扫描。◇ 保存文档。 ◇ 按“F7”仿真。
◇ 在“DataDisplay”窗口中,按
。
,如下图所示,看端口的耦合度。
图4
结果如下图所示