畢業(yè)設計-基于max2671的一種微波混頻器的設計和ads仿真(編輯修改稿)
2025-01-06 19:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 12雙平衡混頻器輸出信號功率 比較單平衡混頻器和雙平衡混頻器的輸出信號功率（圖 311 和圖 312），雙平衡混頻輸出頻譜較純凈，噪聲低，工作頻帶寬，動態(tài)范圍大，工作頻率高，動態(tài)范圍大。因此，通過方案比較證明雙平衡混頻器的性能比之單平衡混頻器性能更優(yōu)越。 但是由于設計上理論基礎并不是很扎實，對各個關(guān)鍵器件的參數(shù)不能達到最優(yōu)化，使得仿真出來的關(guān)鍵頻率點的功率不是很理想，這需要通過增益放大器來改善。 9 4 微波混頻器硬件制作 根據(jù) ADS 軟件對單、雙平衡混頻器的性能比較，通過查閱資料，硬件設計選取雙平衡混頻器 集成芯片 MAX2671。 MAX2671 芯片原理及典型電路 MAX2671 芯片簡介 MAX2671 是一個適用于低電壓工作的微型、低成本、低噪聲上變頻器集成芯片，特別是適用于個人移動設備，能進行便捷操作。 IF 輸入端口信號通過雙平衡混頻器與本振端口信號混頻，上變頻器中可輸入 40MHz~500MHz 之間的頻率信號，上變頻到輸出信號的頻率可達 。若該芯片應用于系統(tǒng)電路的設計，對于系統(tǒng)的性能優(yōu)化， MAX2671 可以 在 范圍的供電電流和輸出交調(diào)電平值 的條件下正常工作 。 在適當?shù)碾妷褐捣秶鷥?nèi)芯片 的工作電流為恒量，芯片 具有 可控的 關(guān)斷模式，在該模式中工作電流典型值低于 1mA[5]。 圖 41 MAX2671芯片 MAX2671采用的是 SOT236封裝形式，其引腳封裝如圖 42所示。 圖 42 MAX2671節(jié)省空間型 6引腳貼片封裝 引腳說明： 1 LO 本機振蕩信號輸入端 2 GND 接地 3 IFIN 中頻信號輸入端 4 RFOUT 射頻信號輸出端 5 Vcc 電源端 6 SHDN 低功耗控制端 10 MAX2671 芯片內(nèi)部原理及典型應用電路 該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖 43所示。 圖 43 MAX2671芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 對于高頻電路來說，要求設計者能夠正確地處理電源電路。在電源部分加上正確的電容以濾除一些雜波，較低系統(tǒng)的噪聲，同時應考慮到導線電感的問題，在設計時應盡量減小導線的長度。 SHDN 是低功耗控制端，在在正常工作得狀態(tài)下，直接連接到芯片電源上，接入一個 100pF的電容用來退耦，減小芯片內(nèi)部偏置電源的噪聲。芯片的正常工作電壓在 3V到5V之間。 IF端口為中頻信號輸入端口，輸入的中頻信號頻率范圍在 40MHz~500MHz，信號通過電容（外圍器件）進行交流耦合到芯片端口，在該端口是一個差動中頻濾波器的頻率輸入口，需要外圍電路對該端口進行阻抗匹配。 LO端口為本振信號輸入端口，它允許的頻率范圍為 400MHz~，同樣需要一個電容將信號交流耦合到芯片的引腳上，并且該電容在振蕩時的電抗應小于 3Ω，本振信號再經(jīng)過芯片內(nèi)部的緩沖器，輸入雙平衡混頻器中與中頻信號進行混頻。 RFOUT端口為射頻輸出端口，輸出頻率可達 ，連接兩個貼片電感 到芯片引腳上，為信號的高阻抗集電極輸出提供合適的偏置電壓，要求在該引腳的外圍有阻抗匹配電路，以獲得芯片的最佳工作狀態(tài) [6]。 從而得出 MAX2671芯片的典型應用電路，如圖 44所示。 圖 44 MAX2671芯片的典型應用電路 在 IF端、 LO端口和 RF信號輸出端都接有一個隔直電容，起到交流耦合的作用，也是阻 11 抗匹配電路的一部分，采用貼片封裝，可以減小信號在傳遞過程中的衰減。 在不同的頻率振蕩范圍內(nèi)，各種電抗元件表現(xiàn)出來的電抗值都是不一樣的， 這就需要在設計匹配網(wǎng)絡時給出正確的元器件參數(shù)。表 41給出 MAX2671 芯片的射頻頻率和輸出阻抗的關(guān)系。表 42是不同頻率時典型應用電路上未給出具體參數(shù)值的元件參數(shù)。 表 41 RFOUT與輸出阻抗的關(guān)系 [7] 表 42 不同頻率值對應的元件參數(shù) [7] 400MHz 900MHz 1900MHz 2450MHz L1 短路 33nH L2 39nH 18nH C3 220pF 47pF 47pF 47pF C4 220pF 47pF 47pF 47pF C5 3300pF 220pF 100pF 220pF C6 1pF 開路 C7 220pF 47pF 47pF 47pF 設計生成原理圖和 PCB 布板 微波混頻器的設計要求 在實驗室條件下，進行微波混頻器的硬件電路制作實驗，通過微波通信實驗箱給出的中頻輸入（ IF）信號 70MHz 和本機振蕩信號（ LO） ~，信號輸入混頻器后能得 到 頻 率 在 ~ 之 間 的 射 頻 輸 出 信 號 ， 具 體 表 現(xiàn) 為 頻 率 成 分RF LO IF? ? ??? 。其中 ,上變頻（ LO IF??? ）的功率能夠達到 40dBm 以上，而其他頻率分量能夠得到有效的抑制，保持功率在 40dBm 以上，變頻損耗在 以上。 微波混頻器電路圖 芯片的工作電壓在 3V~5V 之間，因此電路的電源部分由 5V 電源穩(wěn)壓模塊 L780濾波電容和精密可調(diào)電阻 104 組成。 9V 電池供電， L7805 輸出 5V 電壓，通過精密可調(diào)電阻分壓使得芯片的工作電壓可調(diào)，方便實驗電路的測試。如圖 45 所示。 頻率 輸出阻抗 400MHz 333 613j? 900MHz 82 360j? 1900MHz 46 150
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