CDIO总结报告.docx

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CDIO总结报告

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

1.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

1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。

2参考资料

[1]徐兴福.ADS2008射频电路设计与仿真实例专业技术培训教程.[M].北京：

电子工业出版社，2008

[2]（美）J.卡尔·约瑟夫.射频电路设计.[M].电子工业出版社，2011

3仿真内容

使用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。

4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

5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。

6仿真结果

1）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。

图1-1偏执电路的仿真

2）变容二极管VC特性曲线测试

变容二极管（VaractorDiodes）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。

下图为变容二极管的VC仿真图。

图1-2VC特性仿真电路图

图1-3VC特性曲线

3）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。

如图所示：

图1-5优化后输出频谱图

7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。

在这次实验过程中，我们小组不停的操作、翻阅资料、查阅文献，对VCO仿真设计的各个环节有了一个较为清楚的认识，这些东西对以后的相关学习和研究打下了基础。

二、基于AD835的混频器制作

1目的

1）加强对混频器概念的设计。

2）混频器电路工程设计方法；

2AD835介绍

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，−3dB输出带宽为250MHz（小信号上升时间为1ns）。

满量程（−1V至+1V）上升至下降时间为2.5ns（采用150Ω标准RL），0.1%建立时间通常为20ns。

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（50nV/√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。

特征：

简要：

基本功能是w=xy+z

详细：

满足最少外部器件要求

快速：

0.1%建立时间为20ns

直流耦合输出电压简化使用，差分输入阻抗高，xyz输入

低放大噪声：

50nv./HZ

运用：

高速乘法、除法、平方运算

宽带调制和解调

相位检测和测量

正弦波频率加倍

视频增益控制和键控

电压控制放大器和滤波器

4电路原理

AD835输入通常是单面的，也就是x2与y2管脚通常接地，这是在输入与输出之间的一种额外的单独测量方法。

X与y输入也可以反向，以获取所需的特别极性的输入信号，或者可以驱动不同。

供电去耦和小心板布局在使用宽带的电路时是很重要的。

在图18中给以了推荐的去耦方式，应当给以参照。

在数据表中保留数据中，去耦元件已经省去，但是为了获取最佳的性能即满足高速输入的需求通常需要去耦。

比例系数U可以利用在引脚端W和Z之间的电阻分压器进行调节,如图所示：

图2-1原理图

5测试波形

1）两台函数信号发生器，输出频率分别为10MHZ和30MHZ（最大输出40MHZ）分别加到混频其的两个输入端，（本混频器最高可混频频率为250MHZ，由于实验室的射频信号源最低输出频率为700MHZ，而函数信号发生器最多输出频率40MHZ，所以就只测试了30MHZ和10MHZ）,如图所示：

图2-2两路混频信号

图2-2混频后输出频谱图

2）实物图

图2-3实物图

图2-4电路原

图2-4电路原理图