基于ADS的振荡器设计

基于基于 ADSADS 的的 2 45GHz2 45GHz 的振荡器设计的振荡器设计 电电 子子 科科 技技 大大 学学 1 1 设计步骤如下 设计步骤如下 选择合适 的二极管 直流仿真 确定偏置 电路 可变电容 的VC测试 瞬态仿真 确定元件 参数 二 选管二 选管 本节的振荡器采用 HP 公司生产的 AT41411 硅双极二级管 变容二极管选择 MV1404 AT41411 主要的指标有 1 低噪声特性 1GHz 时噪音系数是 1 4dB 2GHz 时噪音系数是 1 8dB 2 高增益 1GHz 是增益为 18dB 2GHz 时增益为 13dB 3 截至频率 7GHz 有足够宽的频带 4 1 8GHz 时的最佳噪声特性 Vce 8V Ic 10 mA 三 直流仿真三 直流仿真 偏置电路设置如下图所示 采用双电源供电方法 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远离饱和区 还要 满足三极管 2 45Ghz 时的最佳噪声特性 所以直流偏置优化的目标是 10 c ImA 5 3 cb VV Vcb R R7 R 492 249 Ohm o R R6 R 792 102 Ohm o DC DC1 DC pb hp AT41411 19931124 Q2 V DC SRC4 Vdc 12 V V DC SRC5 Vdc 5 0 V Goal OptimGoal2 Max 5 3V Min 5 28V SimInstanceName DC1 Expr Vcb GOAL Goal OptimGoal1 Max 10mA Min 9 9mA SimInstanceName DC1 Expr Ic i GOAL I Probe Ie I Probe Ic Optim Optim1 UseAllGoals yes UseAllOptVars yes StatusLevel 4 MaxIters 200 OptimType Random OPTIM 图中电阻阻值已经是直流仿真更新后的数据 得到 R7 492 249 Ohm R6 792 102 Ohm 四 可变电容四 可变电容 VCVC 特性曲线仿真特性曲线仿真 为获得谐振网络部分 变容二极管随电压的变化关系 我们对可变电容的 VC 特 性曲线进行测试 测试电路如下图所示 测试结果如下 Eqn C Varactor 1 2 pi freq 0 0 imag Z11 0 246810012 5 0E 12 6 0E 12 7 0E 12 8 0E 12 9 0E 12 4 0E 12 1 0E 11 Vbias C Varactor 这样一来可以方便调节 Vdc 使之谐振 五 瞬态仿真五 瞬态仿真 利用 Transient Simulation 仿真器仿真 0 40ns 的瞬时波形 电路原理图 如下所示 得到结果 Eqnspectrum fs Vout indep m1 indep m2 m1 time Vout 0 523 Peak 21 17nsec m2 time Vout 0 524 Peak 31 02nsec 5101520253035040 200 0 200 400 400 600 time nsec Vout mV 21 14n 536 8m m1 31 02n 523 8m m2 m1 time Vout 0 523 Peak 21 17nsec m2 time Vout 0 524 Peak 31 02nsec m3 freq mag spectrum 0 365 Max 2 450GHz 1020304050060 0 1 0 2 0 3 0 0 0 4 freq GHz mag spectrum 2 151G 422 0m m3 m3 freq mag spectrum 0 365 Max 2 450GHz 结果分析 从波形可以看到 振荡器已经很稳定的震荡起来了 并且有一定的震荡空 间 从抽出的两点 m1 m2 的数据可以看出 该震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 m1 m2 这段时域进行傅里叶变换 可以看 到振荡器振荡频率的频谱 从 m3 标记的数值可以看出 该振荡器的振荡频率为 2 450GHz 最后经过手动调谐优化元器件参数后更新得到的电路图如下所示 六 总结六 总结 从仿真结果可以看出设计任务基本完成 期间发现 在使用的过程当中学 习软件是很快的 当清楚电路原理后 电路中哪些参数会对频偏有作用便可