论文总字数：15388字

摘 要

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 通信发展史 1

1.2 选题背景意义与设计要求 1

1.3 混频器介绍 2

1.4 文章结构综述 2

第二章 C波段镜像抑制混频器原理 4

2.1 混频器原理及干扰 4

2.2 镜频抑制混频器设计方案 5

2.3 主要技术指标 6

2.3.1 转换增益或变频损耗 6

2.3.2 噪声系数 6

2.3.3 端口驻波比（VSWR） 6

2.3.4 端口隔离度 6

2.3.5 三阶互调阻断点（IP3） 7

第三章 微带线定向耦合器 8

3.1 3dB定向耦合器介绍 8

3.2 定向耦合器的设计 9

3.3 设计指标 9

第四章 ADS仿真电路的设计 10

4.1 3dB定向耦合器 10

4.1.1 端口耦合度仿真分析 11

4.1.2 输出端口相位差仿真分析 12

4.1.3 端口隔离度仿真分析 12

4.2 低通滤波器 12

4.3 匹配电路 13

4.4 器件变量设置 14

4.4.1 Var控件设置 14

4.4.2 MeasEqn设置 15

4.4.3 仿真器配置 15

4.4.4 噪声系数仿真分析 15

4.4.5 转换增益或变频损耗仿真分析 16

4.4.6 镜频抑制混频器仿真分析 16

第五章 结束语 19

致 谢 20

参考文献（References） 21

第一章 引 言

1.1 通信发展史

通信是指将消息信息从一个地方传送到一个或多个其他地方。现代通信通常使用电信号来进行这种传输。因此，现代通信本质上是电子通信，即电子通信。

实际上通信是在1830年出现低水平的限定电报之后才开始的，在19世纪30年代，塞缪尔·莫尔斯利用电磁感应在由长金属丝构成的简单发射机之间的点、线和间隙中传输信息装置，作为第一个电子通信系统。随着电磁感应理论的形成和发展，低级电话在19世纪70年代被使用，在1876年，新的电话机被科学家Alexander Graham Bell和Thomas A Watson发明。这就出现了以金属线为传输媒介的单纯有线的通信传输方式。电磁辐射理论发表在1873年的“麦克斯韦学报”上，为无线电通信奠定了理论基础。到1894年，古列尔莫·马可尼实验的无线电通信取得了成功，为无线电通信的发展开辟了广阔的道路，1904年，真空管电子设备开始使用，通信设备迅速发展，包括先进的电缆通信和与长波，中波和短波的先进无线通信。无线电广播现世于1920年，无线电视（TV）现世于1930年。20世纪30年代以后半导体器件的出现（贝尔实验室于1947年发明了第一个晶体管，德州仪器公司发明了第一个集成电路）为通信设备的发展奠定了新的阶段。半导体技术的发展对通信技术的快速发展起着决定性的作用。1955年皮尔斯提出可以利用人造卫星进行地球通信的大胆的想法，后来在1957年苏联发射了第一颗卫星。并且在1960年美国实现了首次卫星广播，从此开辟了卫星通信这一全新的领域，也为全球的通信技术发展增添信心和动力。20世纪60年代和70年代又出现了光纤通信和计算机通信，1980年出现了移动通信，1990年出现了全球定位系统(GPS)，其主要目的是使通信更快、更丰富。其中大规模集成电路的出现和计算机的快速发展对通信技术的发展起着重要的推动和发展作用，集成电路和计算机的出现不仅减少了通信设备的规模、使得设备的使用寿命长、可靠性高，还进一步推动了个人移动通信和空间通信的发展。

无线通信是利用无线电磁波作为信息载体的通信方式，所利用的通信频道通常在30MHz到30GHz这个宽广的频率范围内（且不包括2~30MHz的短波无线通信）。因此，现今的无线通信实质上是射频（RF）和微波（MW）通信，无线产业的发展必然直接推动通信工业和信息技术的迅猛发展，也必然直接影响着对集成电路的广泛需求，使通信电路芯片的发展遇到了前所未有的机遇和挑战。

无线电磁波通常被作为信息载体的通信系统使用到无线通信，这种无线通信所使用的通信信道通常在不包括2至30MHz的短波无线通信的30MHz至30GHz的宽频率范围内。因此，当今的无线通信基本上是射频(RF)和微波(MW)通信。无线产业的发展将直接推动通信和信息技术产业的快速发展，也将会直接影响到集成电路的广泛需求和应用，这使得通信电路芯片行业的发展面临着前所未有的机遇和挑战。想要无线通信的飞速发展，需要LNA低噪声放大器，混频器，RFPA无线电功率因数放大器，振动器（全速率合成器），调节解算器等技术，以及其它集成电路。

正常情况下这些电路的工作频率都超过了1GHz，例如0.8~2.5GHz是GSM的移动通信电路工作频率、1.2~1.6GHz是全球定位系统GPS的工作频率、4~6GHz是C波段卫星广播系统的工作频率。

1.2 选题背景意义与设计要求

混频器在现代无线通信系统中的应用范围很广泛，而且混频器的功能也是不容忽视。在任何器件使用过程中时，随意的一个小小的偏差都可能对整个通信电路系统造成巨大的问题或损失。当今通信电路系统里，混频器的应用愈加普遍和常见，与此同时这也将混频器的一些功能方面的问题慢慢不断扩大，这一点必须引起重视，因此我们需要对混频器的性能进行更加深入的研究和探索就显得迫在眉睫。同时混频器是有着不可忽视的优点的，但是通信电路系统的精准度会遭受到混频器中的镜像频率的干扰。这种镜像干扰属于超外差接收机的特殊干扰。若设射频输入信号f_R、干扰信号f_IMG、中频f_I、本振f_L，f_I=f_L-f_R，则镜频f_IMG= f_R 2f_I。因此为了去除镜像干扰得到更优质的信号，中频分为低中频和高中频两种，中频频率低于接受频率属于低中频，中频频率高于接受信号的频率则属于高中频，要想要把镜像干扰除去就要选取高中频的中频频率，因此镜频抑制混频器应运而生，在通信系统中，为了能够有效抑制镜像频率f_IMG= f_R 2f_I对系统电路的干扰，通常使用镜频抑制混频器来提高整个通信系统的抗干扰能力。其中，滤除镜像频率干扰的方法主要用采用混频器和滤波器组合配合起来使用，以此达到滤除镜像频率干扰的作用。

本次实验镜像抑制混频器的仿真分析与设计是利用ADS软件进行，在ADS仿真软件上设计并且完成镜像抑制混频器和相关电路模型的构建和仿真测试，这就需要我们充分了解熟悉ADS软件的使用，这次实验具体要求达到：工作波段为C波段，满足镜频抑制，镜频抑制度≤15dB，变频损耗在12dB以内，噪声系数16dB。

1.3 混频器介绍

混频器的作用是对所有的输入的射频和微波系统进行频率上的转换，并且混频器是整个通信系统的重要组成部分。这种转换应该是正确的不存在失真，保持原来载波频率的调制模式不会发生改变，而且所携带的信息也没有改变。在发射系统中，混频器作用于混频后输出信号的上混频，并且把调制后的信号的频谱移动到射频带上并发射，而在接收系统中，混频器作用于下混频，把接收到的RF射频信号移动到中频并进行解调。

混频在频域上表现出来是一种频移的现象，又可以表现为两个输入信号在时域相乘，产生出一个新的频率分量。因此，混频电路必须由非线性器件构成，其中为了最小化混合频率输出频谱中不必要的组合频率分量和畸变分量，混频器应必须要处于线性时变工作状态，而且应采用适应方法抑制失真和干扰。 混频器的失真和干扰类型包括镜像频率干扰，交叉调制失真，三阶互调干扰和组合频率干扰。在通信系统中，为了消除这些失真和干扰，我们就必须选择线性度好的混频器。同时为了提高本振的频率质量和信号纯度，就要合理的选择中频频率速率。混频器主要分为有源混频器和有源混频器，其中无源混频器由二极管电路组成。有源混频器由三极管、场效应管和单、双平衡吉尔伯特乘法单元电路组成。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：15388字