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虚拟标量网络分析仪射频单元设计

陈宏巍  
【摘要】:随着计算机的广泛应用,虚拟仪器技术得到了很大的发展,出现了虚拟万用表,虚拟示波器,甚至是虚拟实验室等虚拟仪器设备,这些设备具有成本低,操作方便,而且是结合计算机,其数据获取精度高和数据处理方便等特点。而随着通信技术的飞速发展,射频技术越来越重要,而对射频仪器的需求也相应地有所增加,考虑到很多情况下,只需测量器件S参数的幅值,因此,本课题结合虚拟仪器技术和射频技术设计了虚拟标量网络分析仪。并重点分析制作了射频部分的模块。 本课题设计的虚拟标量网络分析仪,具有开发维护费用低、可复用和可重配性强、价格低廉、操作方便等特点。在设计方法上,采用“先进行理论分析,然后进行仿真验证,最后制作实现”的思路。在系统的整体仿真上,采用MATLAB的Simulink结合MATLAB的用户界面接口(GUI),进行了系统的整体仿真建模,包括用户界面的模拟,和系统的射频模块的行为级模拟。通过仿真,验证了系统的可行性。在具体的射频模块的设计制作上,我们借助于美国Agilent公司的先进设计系统2003A软件进行射频电路的仿真,极大地降低了电路的调试难度,以及提高了电路的设计精度。同时,借鉴网络分析仪误差校准的思想,设计了本系统的误差校准方案,而这一点恰好可以利用计算机的强大计算功能完成。既提高了测量精度,又节约了成本。 本课题在对虚拟标量网络分析仪的系统进行了设计仿真基础上,重点研究了系统的射频部分。其主要内容包括:一、对电阻功分器和威尔金生功分器进行了理论分析,仿真设计了中心频率为900MHz的威尔金生功分器,并在此基础上利用光子带隙(PBG)扩展了功分器的应用带宽。二、分别对双分支定向耦合器,平行线定向耦合器和兰格定向耦合器进行了理论分析,并制作了微带结构的双分支定向耦合器。三、分析了低噪声放大器的理论设计方法,借助ADS软件设计了噪声系数小于1.6的低噪声放大器。四、分析并设计了850MHz~950MHz的压控振荡器。


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