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成都信息工程学院电子工程学院 CDIO总结报告 拟制部门：电科112班CDIO小组 拟 制 人：廖双 李宁晓 赵静 许维 孙伟 审 核 人______________________ 批 准 人______________________ [2013年1月10日] CDIO学习内容 基于ADS2008的VCO仿真设计 2. 基于AD835的混频器制作 一、基于ADS2008的VCO仿真设计 目的 1）了解压控振荡器的原理和设计方法 2）学习使用ADS软件进行VCO的设计，优化和仿真。 参考资料 [1] 徐兴福. ADS2008射频电路设计与仿真实例专业技术培训教程 (美)J.卡尔·约瑟夫ADS软件设计一个VCO，并对其参数进行优化、仿真。观察不同的参数对VCO工作的影响。 仿真仪器 1.装有windows系统的PC一台 2.ADS2008仿真软件 3.截图软件 仿真步骤 1）、管子的选取设计前必须根据自己的指标确定 管子的参数 ，选好三极管和变容二极管 。 2）、根据三极管的最佳噪音特性确定直流偏置电路的偏置电阻。 3）、确定变容二极管的VC特性，先由指标（设计的振荡器频率）确定可变电容的值，然后根据VC曲线确定二极管两端直流电压。 4）、第四步是进行谐波仿真，分析相位噪音，生成压控曲线，观察设计的振荡器的压控线性度。 仿真结果 偏执电路的设计 采用双电源供电的方法，设置两个GOAL 来进行两个偏置电阻的优化，考虑到振荡器中三极管的工作状态最好是远离饱和区，还要满足三极管1.8GHz时的最佳噪音特性，所以直流偏置优化的目标是lc=10mA，Vcb＝5.3V，如右图所示。 变容二极管VC特性曲线测试变容二极管(Varactor Diodes)为特殊二极管的一种。当外加顺向偏压时，有大量电流产生，PN（正负极）结的耗尽区变窄，电容变大，产生扩散电容效应；当外加反向偏压时，则会产生过渡电容效应。但因加顺向偏压时会有漏电流的产生，所以在应用上均供给反向偏压。 图1-2 VC特性仿真电路图 图1-3 VC特性曲线 输出频率 图1-4输出频谱图 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。 4）调整优化的结果: 由于VCO的振荡频率由变容二极管所在的谐振网络的谐振频率决定，经计算得到当变容二极管的电容为8.25pF时，谐振频率为1.8GHz，此时由前面得到的VC曲线可以看到对应的二极管直流偏置电压为3.8V。? 设置Vdc＝3.8V后仿真得到的图形如右图，从图中可以看到该振荡器的振荡频率为1.799GHz，符合设计要求。 图1-5优化后输出频谱图 总结 通过本次ADS对压控振荡器仿真实验，使我们小组更加真实、贴切的了解VCO的原理和用途。也对VCO的设计有了一定的经验，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。AD835是一款完整的四象限电压输出模拟乘法器，采用先进的介质隔离互补双极性工艺制造。它产生X和Y电压输入的线性乘积，?3 dB输出带宽为250 MHz（小信号上升时间为1 ns）。满量程（?1 V至+1 V）上升至下降时间为2.5 ns（采用150 Ω标准RL），0.1%建立时间通常为20 ns。AD835不仅具有出众的速度性能，而且易于使用，功能丰富。例如，除允许在输出端添加信号外，Z输入端还能使AD835的工作电压放大高达约10倍。因此，该乘法器的乘积噪声非常低（50 nV/√Hz），远胜于早期产品。 AD835采用8引脚PDIP封装（N）和8引脚SOIC封装（R），额定温度范围为?40°C至+85°C工业温度范围。 图2-2 两路混频信号 图2-2 混频后输出频谱图 实物图 图2-3 实物图 图2-4 电路原 图2-4 电路原理图 XX项目仿真总结报告 CDIO项目仿真总结报告 CDIO项目仿真总结报告 7 XX项目仿真总结报告 1