0引言

　　近年來，隨著無線通信業務的迅速發展，通信頻段已經越來越擁擠。1985年美國聯邦通信委員會(FCC)授權普通用戶可以使用902MHz，2．4GHz和5．8GHz三個“工業、科技、醫學”(ISM)頻段。ISM頻段為無線通信設備提供了無需申請在低發射功率下就能直接使用的產品頻段，極大地推動了無線通信產業的發展。雖然目前無線數字通信技術已經相當成熟，但射頻設計仍然是移動通信設計的瓶頸。射頻電路的設計主要圍繞著低成本、低功耗、高集成度、高工作頻率和輕重量等要求而進行。ISM頻段的射頻電路的研究對未來無線通信的發展具有重大的意義。國內外許多文獻都對此作了研究，文獻[2]中介紹了在無線高速數據通信環境下，2．4GHz發射機的設計。文獻[3]介紹了一種低功耗的CMOS集成發射機的設計。

　　ADS(AdvancedDesignSystem)軟件是Agilent公司在HPEESOF系列EDA軟件基礎上發展完善的大型綜合設計軟件。它功能強大能夠提供各種射頻微波電路的仿真和優化設計廣泛應用于通信航天等領域。本文主要介紹了如何使用ADS設計收發系統的射頻前端，并在ADS的模擬和數字設計環境下進行一些仿真。

　　l發射端的建模與仿真

　　由于設計是建立在實驗室中已有的中頻調制和解調的硬件基礎上的，因此發射端和接收端不考慮信號的調制和解調過程。實驗室中的中頻調制模塊可以輸出大概8～10dBm的40MHz已調中頻信號，經過分析選擇，該發射端的各個模塊均參考MAXlM公司的集成模塊的參數而設計。本地振蕩器采用的是MAX2700。MAX2700是壓控振蕩器，通過設計合適的外圍電路可以使它輸出2．4GHz的信號。混頻器采用的是MAX2660，MAX2660是有源混頻器，可以提供一定的增益。功率放大器采用的是MAX2240，MAX2240的最大輸出功率是15．3dBm。發射端所用到的濾波器可以使用ADS軟件中的濾波器設計工具進行設計。由于實際的濾波器的插入損耗大概為1～2dB，該設計中取濾波器的插入損耗均為1dB。通過在ADS軟件中的模擬電路設計環境進行建模。

　　在該發射端模型中，中頻信號為40MHz，-10dBm大小的信號。在ADS的模擬設計環境下，對該發射端進行設計并作預算仿真，該仿真主要是為了測量各個模塊的增益、噪聲系數、三階互調截點等。該仿真過程如圖1所示。

　　從表1仿真結果中可以看出，整個發射端的總增益為17．783dB。輸入的中頻信號為-10dBm，所以功率放大器輸出的射頻信號大小為7．783dBm。

　　2接收端的建模與仿真

　　接收端在設計中要考慮增益、噪聲系數、靈敏度等因素，比發射端的設計更為復雜。由于接收端包含很多有源器件，有源器件的非線性對整個接收系統會產生很大的影響，比如當只輸入一個信號時會出現增益壓縮，當輸入兩個以上的信號時會出現互相調制等。在本設計中，中頻解調模塊大概也需要8～10dBm的信號大小，經過分析，低噪聲放大器采用的是MAX2641，MAX2641的增益為13．5dB，噪聲系數為1．5dB。混頻器采用的是MAX2682，MAX2682的增益為7．9dB，噪聲系數為13．4dB，本地振蕩器與發送端的相同。使用ADS對接收端進行建模，如圖2所示。

　　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／N，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：

　　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。利用公式(1)經過計算得到系統的噪聲系數F＝2．582dB，NF＝4．12dB。