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ADS軟件對倍頻器的嵌入式電特性仿真
摘要：利用ADS射頻仿真軟件和嵌入法對倍頻器的環(huán)境阻抗、有效激勵電平進行了研究，針對倍頻器輸出端外加負載后對倍頻效率產(chǎn)生的影響，提出了改進方法并進行了實際驗證。關(guān)鍵詞：ADS；環(huán)境阻抗；激勵電平；倍頻器；倍頻效率
１ 引言
眾所周知，在用倍頻鏈實現(xiàn)高頻、高穩(wěn)微波振蕩源的過程中，倍頻器倍頻效率的高低不僅對簡化電路和保持電路穩(wěn)定性影響較大，而且對整個電路雜散、諧波的抑制都起著重要作用。傳統(tǒng)的設(shè)計過程需要復雜的理論推導、大量的試驗驗證，或者依賴于經(jīng)驗進行設(shè)計?而在現(xiàn)實工程應用中，有時卻需要一些特殊的倍頻器，如頻率不是很常用，倍頻次數(shù)又較高，采用外協(xié)加工，成本和時間都不劃算等。對于這些既沒有相關(guān)的工程設(shè)計經(jīng)驗，又無法獲得倍頻三極管器件完整的物理參數(shù)的情況，探索一個能快速有效設(shè)計出高性能倍頻產(chǎn)品的方法就顯得十分有必要了。在ＡＤＳ射頻仿真軟件的幫助下，以ＡＴ４２０８６（三極管）５倍頻器（將１１４．８ＭＨｚ倍到５７４ＭＨｚ）為例，可以較完整地研究各種外圍條件對倍頻效率的影響。
２ 仿真方法
當把倍頻器單獨看成為嵌入式器件時，在某個三極管的特定靜態(tài)工作點下，倍頻器兩端的輸入阻抗特性、輸入端的激勵電平對倍頻效率都呈現(xiàn)出一種特殊的規(guī)律（比如說倍頻器的激勵電平并不是越高越好，有時高的激勵電平反倒比低電平激勵時產(chǎn)生的諧波幅度低）。因此，如何確定正確的直流工作點、輸出端ＬＣ諧振回路和有效的激勵電平是設(shè)計中面臨的關(guān)鍵問題。鑒于這種情況，設(shè)計時可以充分利用現(xiàn)代射頻設(shè)計工具來進行仿真以加快研發(fā)過程并設(shè)計出性能較好的倍頻產(chǎn)品。
利用ＡＤＳ仿真軟件中相應的功能模塊ＳｍＺ１、ＳｍＺ２（注意：ＳｍＺ１、ＳｍＺ２模塊輸出的是共軛值，由于設(shè)計時應該賦給倍頻電路真值以模擬真實環(huán)境，所以要將結(jié)果取共軛），可以比較容易地處理仿真時電路外圍環(huán)境阻抗問題，對于倍頻的前級（比如放大電路），可以在軟件中先建立放大電路原理圖，然后設(shè)置ＳｍＺ１模塊（測得輸出阻抗，也就是倍頻器輸入的環(huán)境阻抗）并運行仿真以得到結(jié)果。同理，還應對倍頻的后級電路做類似處理以得到倍頻輸出端的環(huán)境阻抗。這里所講的后級電路一般是指帶通濾波電路，對于大部分外購的濾波器，其輸入、輸出端口都要求在５０Ω匹配條件下，因此，可以把５０Ω假設(shè)成倍頻器的輸出環(huán)境阻抗直接帶入倍頻電路進行仿真。但這樣的問題是：實際濾波器的濾波特性是在５０Ω匹配的環(huán)境下測得的，而并不一定是它的輸入輸出端口就正好是５０Ω，特別是對帶通濾波器，其端口一般呈容性，而在調(diào)試修正電路里還應考慮如何在保證仿真有效性的前提下，對其進行端口的失配現(xiàn)象進行補償。
利用嵌入法的設(shè)計思路是：把倍頻電路本身看成一功能單元，其工作時的外圍環(huán)境阻抗可以由輸入輸出兩端的負載來指定。另外，為了便于觀察激勵電平的影響，可選用ＡＤＳ中單音頻率源作為輸入端（該源也可人為指定環(huán)境阻抗）。倍頻電路可按照三極管倍頻經(jīng)典電路搭建。圖１所示是其倍頻仿真電路原理圖。在圖１中，對于ＬＣ回路，由于倍頻電路中ＬＣ回路器件可以有很多不同的組合，因此，它的選擇也頗有講究，具體的做法除可以參考相關(guān)文獻外，也可以用ＡＤＳ上的電路優(yōu)化功能，來讓軟件來選擇一組較為合適的取值。
本設(shè)計是以兩端５０Ω環(huán)境阻抗為例進行的，若具體情況不是５０Ω或含有虛部，可以雙擊終端模塊直接修改輸出
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