一种915MHz射频收发系统的ADS设计与仿真

由于各个模块的参数均为已知，通过计算可以得出系统总的噪声系数，三阶互调截点等。噪声系数定义为系统输入信噪功率比(SNR)i=Pi/Ni与输出信噪功率比(SNR)o=Po/No的比值，常用F表示。噪声系数表征了信号通过系统后，系统内部噪声造成信噪比恶化的程度。噪声系数常用NF(单位为dB)表示。根据噪声系数的级联式(1)可以计算出系统总的噪声系数，系统总的噪声系数就是从图3中的低噪声放大器向输出端方向看过去所表现出的噪声系数，也可以理解为当接收信号由低噪声放大器传输到输出端，接收端对信噪比的恶化程度。

  (1)

接收机的一个很重要指标是灵敏度，它定义为：在给定的信噪比的条件下，接收机所能检测的最低输入信号电平。灵敏度与所要求的输出信号质量(即输出信噪比)有关，还与接收机本身的噪声大小有关。接收机的灵敏度可由下式(2)计算得出：

P_{in,min(dBm)=NRS(dBm/Hz)+NF(dB)+(SNR)o,min(dB)+10logB}  (2)

假设接收机输入端满足共轭匹配，由源内阻Rs产生的噪声输送给接收机的噪声功率为其额定输出，即：N_RS=4KT_aR_s／4R_s=KT_a。假设T_a=290 K，则NRS=-174 dBm／Hz。所以灵敏度可表示为：

P_{in,min(dBm)=-174dBm/Hz+NF(dB)+(SNR)o,min(dB)+10logB}

接收机所接收的信号强弱是变化的，通信系统的有效性取决于它的动态范围，即高性能的工作所能承受的信号变化范围。动态范围的下限是灵敏度，上限由最大可接受的信号失真决定。在本设计中考虑的是低噪声放大器的输入端的动态范围。动态范围可由下式(3)得到：

   (3)

利用ADS软件对接收端进行S参数仿真，该仿真可以用于测量各个器件的S参数等。在本仿真中，可以看成是当900~930 MHz，以1 MHz为步长的各个频率分量通过该接收端时，接收端对各个频率分量的增益或衰减大小的仿真。仿真结果如图4所示。

图4 、S参数仿真结果

由仿真结果可知在中心频率915 MHz处，增益最大，为63.287 dB。在标记maker2处，频率与标记maker1处相差12.21 MHz，衰减相差14.698 dB，符合技术指标。在标记maker3处，频率与标记maker1处相差12.06 MHz，衰减相差13.080 dB，符合技术指标。

图5、接收系统功率增益预算曲线

利用ADS软件对接收系统进行增益预算仿真，可以知道系统增益在系统各个部分中的分配情况。仿真结果如图6所示。

图6、输入信号的功率谱

由图3可以看到在射频带通滤波器BPF1处，系统增益为-1 dB，这是因为射频带通滤波器有1dB的插入衰减。在射频放大器AMP1处，系统增益为20 dB，这是射频放大器的21 dB增益减去射频带通滤波器的1 dB插入衰减，系统前端总共有20 dB的增益。根据标记m7可知，在负载终端2系统增益为63.287dB。