一种915MHz射频收发系统的ADS设计与仿真

一种915MHz射频收发系统的ADS设计与仿真1、引言近几年来，无线射频识别技术越来越受各国重视。随着供应链管理、集装箱、工业、科研和医药等行业对3m以上射频识别技术的需求不断增加，国内外已经把研究的热点转向超高频段和微波频段。射频电路的设计主要围绕着低成本、低功耗、高集成度、高工作频率和轻重量等要求进行。本文对915MHz射频收发系统做了进一步的研究。ADS(AdvancedDesignSystem)软件是Agilent公司开发的，可以支持从模块到系统的设计，能够完成射频和微波电路设计、通信系统设计、射频集成电路设计和数字信号处理设计。该软件还可以完成时域和频域、数字和模拟、线性和非线性、电磁和数字信号处理等多种仿真。本文主要介绍了如何使用ADS设计收发系统，并在ADS的模拟和数字设计环境下进行一些仿真。2、射频发射系统的设计与仿真射频发射系统最重要的指标是系统增益。根据分析选择，发射系统的各个模块分别采用以下器件：MicroDevices公司生产的PLL400-875作为射频信号的发生器。该器件的输出中心频率为915MHz。射频滤波器采用4DFA-915E-10，此芯片的中心频率是915MHz，通带带宽为±13dB，插入损失为2.2dB，波纹系数为1.0dB，最大波纹比为20。混频器采用Mini-circuits公司生产的ADE-12MH。ADE-12MH的本振和射频信号的输入频率范围是10-1200MHz，全波段转换损耗6.3dB。功率放大器选用Sirenza公司的SPA-2118，该芯片的功率为1W，工作范围是810MHz-960MHz。图1、用于仿真的发射系统原理图使用ADS软件创建射频发射系统的原理图，再在原理图中加入增益仿真控制器，就可以知道增益在系统各个部分的分配情况。用于仿真的发射系统的原理图如图2所示，仿真结果如图2所示。图2、功率增益预算曲线由图2可知，整个发射系统的增益为35.8dB，因为输入的信号为-10dBm，所以功率放大器输出的射频信号大小为25.8dBm。3、射频接收系统的设计与仿真射频接收系统的设计与仿真使用行为级功能模块实现，行为功能模块包括天线、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、本振信号源、中频滤波器和中频放大器等。接收端在设计中要考虑增益、噪声系数、灵敏度等因素，比发射端的设计更为复杂。由于接收端包含很多有源器件，有源器件的非线性对整个接收系统会产生很大的影响，比如当只输入一个信号时会出现增益压缩，当输入两个以上的信号时会出现互相调制等。在本设计中，经过分析，混频器采用ADE-12MH。低噪声放大器采用两片AD8325分别对I,Q两路混频滤波后的信号进行放大，AD8325S通过编程控制放大器的数字接口，可以使增益0.75dB逐级变化，最后可以达到59.45dB。为了保证功放芯片能尽量将能集中在我们所需的频率上，在功放之前加入一个射频带通滤波器，这样频率较高和较低的噪声信号可以得以滤除，使得输入功放的信号比较纯净。射频滤波器采用4DFA-915E-10。在此设计中，还用到了Minicireuit