无线通讯系统射频前端集成模块的仿真设计.doc

摘要:随着通讯手段的日益丰富和通信技术的不断发展，通信领域经历了从有线到无线，从低频到高频的巨大变化，在强大激励和技术的有力支持下，与现代通信相匹配的射频电路得到了广泛的应用，逐渐成为科学和工程领域中一个令人瞩目的技术。射频（RF, Radio Frequency）前端是无线通讯系统的重要模块，他的性能直接影响整个系统的性能。射频前端在无线通讯收发机中的特殊作用，使他成为了国内外无线通讯领域的研究重点和难点。本文的主要工作在于：

    给出射频接收机的主要性能指标，分析比较了几种常用接收机的结构。根据实际实验的设计需要，给出了无线通讯系统所采用接收机的前端结构，分析所采用结构的性能；

 重点研究了射频滤波器，分析了射频微带带通滤波器的设计原理，并在此基础上仿真和分析了常见的微带带通滤波器。 利用软件设计了基于晶体管的低声噪音放大器（LNA, Low Noise Amplifier）和基于变频二极管的无源单平衡混频器，并进行了仿真：根据系统的设计要求，对仿  真电路和性能参数进行了反复优化，设计出了满足需要的2.4GHz无线通讯系统的接收机射频前端模块。然后，基于LNA和混频器的单片微波集成电路（MMIC，Monolithic Microwave Integrated Circuits）芯片，制作了低噪声放大器和混频器的硬件电路，并进行了实际电路调试，并进行了各模块电路的性能测试和数据分析，满足需要，验证了各模块设计的可行性。

关键词：射频前端；射频滤波器；低噪声放大器；混频器

目录

摘要

Abstract

1绪论-6

1.1课题背景及研究意义-7

1.2 国内外研究现状-7

1.3 课题的主要工作-7

2 射频收发机-7

2.1射频收发机的主要技术指标-8

2.1.1 灵敏度-8

2.1.2 选择性-8

2.1.3 噪声系数-8

2.1.4 线性度-8

2.1.5 动态范围-8

2.2 射频接收机体系结构-8

2.2.1超外差式接收机-8

2.2.2 直接下变频接收机-9

2.2.4 数字中频接收机-10

2.3 射频发射机-11

2.4 收发机射频前端结构-11

2.4.1 接收机射频前端结构-11

2.4.2 系统仿真-12

2.5 本章小结-15

3 射频滤波器-16

3.1射频滤波器概述-16

3.2 射频滤波器的主要指标-16

3.3常见的射频滤波器-17

3.3.1 LC滤波器-17

3.3.2晶体滤波器-17

3.3.3 陶瓷滤波器-18

3.3.4 薄膜体声滤波器-18

3.4 射频滤波器的基本结构-19

3.5 滤波器基本分析方法-21

3.5.1 镜像参量法-21

3.5.2 插入损耗法-22

3.6 射频滤波器的设计-22

3.6.1 集总参数滤波电路到分布参数滤波电路的变换-22

3.7 耦合线滤波器-26

3.7.1 耦合微带线滤波器-26

3.7.2 耦合谐振器滤波器-27

3.8 半波长平行耦合微带线滤波器的仿真设计-27

3.9  本章小结-29

4  低噪声放大器-31

4.1 低噪声放大器的主要技术指标-31

4.2 低噪声放大器基本电路-31

4.3 常见的LNA电路配置-32

4.4 LNA 的仿真设计-32

4.4.1 参数要求-33

4.4.2 LNA 的仿真设计-33

4.5 小结-37

5  混频器-38

5.1混频器的特性-38

5.1.1 频谱特性-38

5.1.3 噪声系数-38

5.1.4 线性动态范围-39

5.1.5 工作频率-39

5.1.6 隔离度-39

5.1.7 本振功率-39

5.2 几种常见混频器-39

5.2.1 单端二极管混频器-39

5.2.2 单端FET混频器-40

5.2.3 单平衡二极管混频器-41

5.2.4 单平衡有源混频器-41

5.2.5 吉尔伯特双平衡混频器-42

5.3无源混频器的仿真设计-42

5.3.1  设计要求-42

5.3.2 无源混频器的仿真设计-42

5.4 小结-47

6 结论-48

致谢-49

参考文献-50