低噪声放大器的设计制作与调试(4)

2019-04-15 11:59

就可以知道振荡器大概振荡的频率,如下图:

图7 结果分析图

结果分析:

从波形可以看到,振荡器已经很稳定地振荡起来了,并且有一定的振荡时间,从抽出两点m3,m4的数据可以看出,该振荡波形是相当稳定的,幅度差可以不必考虑,频谱纯度也较高,对m3和m4这段时域进行fs变换,可以看到振荡器振荡频率的频谱,从m5标记的数值可以看出,该振荡器的振荡频率为1.850GHz,与设计的指标1.8GHz有差距,需要进行调整。 利用ADS里面的 HB simulation可以仿真振荡器的相位噪音,如下图设置好HB仿真器,选择计算非线性噪音和调频噪音。

在振荡器里面加入一个Oscport器件配合使用,接在反馈网络和谐振网络之间,这是谐波平衡法仿真相位噪音的需要。其中“OscPort”是在类“Simulation-HB”里面。另外,考

虑到该器件的频率隔离度不够高,所以可以在输出端加一个带通滤波器。如下图所示:

图8修改的电路图

图9 仿真后生成的谐波频率和幅度

其中,anmx是调幅噪音,单位是dBc/Hz;pnmx是相位噪音,单位是dBc/Hz 。

把控制变容管电压的电源属性修改一下,“Vdc”设置为变量“Vtune”,增加一个VAR变量“Vtune” ,修改谐波平衡仿真器,这时不计算噪音,只是扫描变量“Vtune”,所以可以把最后一行的“Nonlinear noise”不给予选上。新得到的HB仿真器如图:

在“Date Display”里点Rectangular Plot,弹出对话框后点Advanced键,输入**..freq[1],点击OK后生成图形如右图所示(**指的是图形文件名,默认与原理图名称一致),从图中可以看到压控的线性度还是可以的,当Vtune=3.75V时,振荡器的输出频率为1.796GHz。

图10 优化后的结果图

四、实验心得

本次实验详细介绍了用ADS设计微波振荡器的过程,在设计过程中的一个最大的体会是ADS软件本身功能强大,但是学习入门比较困难,而且用ADS设计振荡器的资料很少,实际设计时会遇到各种各样的问题,多看Help是最好的解决方法。帮助里面的查找功能是非常强大的,基本上在ADS上遇到的问题都可以从帮助里面找到答案,另外ADS器件库的搜索速度虽然比较慢,但还是很好用的,如果有什么器件一时找不到,建议使用器件库来搜索。 设计过程中要考虑的首要问题就是管子的选取,设计前必须根据自己的指标确定管子的参数,从后来的设计来看,管子选得不好是很难达到预定目标的。

设计振荡器最重要的是使振荡频率满足预定的指标,而在这次的压控振荡器设计中与振荡器频率直接相关的有两个参数,一个是变容二极管的偏置电压,由变容二极管的VC曲线决

定;另一个是振荡器的反馈电感。在设计过程中经过多次调整这两个参数才能使振荡频率达到1.8GHz。

噪声分析也是振荡器设计的一个重要的方面。设计过程中必须明确要计算哪些噪声,并合理设置好噪声频率间隔。

在电路中加入滤波器是为了增加频率的隔离度,但是此滤波器对于后来生成的压控曲线影响很大。不去掉滤波器而直接仿真得到的曲线并不是线性的,原因是滤波器的通带比压控的频率范围小,而去掉滤波器后生成的压控曲线的线性度很好,符合VCO的设计要求。


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