图24 执行仿真的电路原理图

1.2、功能仿真

建立仿真原理图完毕，下面进行混频器的功能仿真，具体过程如下。 （1）选择“Simulations-HB”元件面板，并在面板中选择一个谐波平衡法仿真空着器。插入到原理图中。

（2）双击平衡法仿真控制器，按下面内容对它的参数进行设置：

A、Freq[1]=RF_freq GHz，表示基波频率[1]的频率值与射频信号频率相同。 B、Freq[2]=LO_freq GHz，表示基波频率[2]的频率值与本振频率相同。 C、Order[1]=3，表示基波频率[1]的次数为3。 D、Order[2]=3，表示基波频率[2]的次数为3。 完成设置的谐波平衡法仿真控制器如图25所示。

0-50dBm(Vout)-100-150-2000246810121416freq, GHz

图25 完成设置的谐波平衡仿真控制器

图26 Vout信号的频谱

（2）单击工具栏中的【Simulate】按钮执行仿真，并等待仿真结束。 （3）仿真结束后，系统弹出数据显示窗口，在数据显示窗口中加入一个关于Vout频谱的矩形图，如图26所示。从图中可以看出，Vout信号中含有多种频率成分。

（4）在数据显示窗口中插入一个关于索引值Mix 的数据列表，显示输出信号的频率成分以及对应的谐波索引值。如图27所示。

（5）双击图26所示的矩形图，在弹出的窗口中选择【Plot Options】选项卡，

在【Select Axes】项中选择x轴，取消【Auto Scale】选项，并设置矩形图中x轴的显示范围为0—500MHz，单击【OK】按钮确认。此时图中只显示Vout信号中频率为0—500MHz的部分，在图中插入一个标记，观察200MHz频率分量的功率值，如图28所示。

MixMix(1)012-1012-101230123123Mix(2)0-1-2210-13210-132103210freq0.0000 Hz200.0 MHz400.0 MHz3.400 GHz3.600 GHz3.800 GHz4.000 GHz7.000 GHz7.200 GHz7.400 GHz7.600 GHz7.800 GHz10.80 GHz11.00 GHz11.20 GHz11.40 GHz14.60 GHz14.80 GHz15.00 GHzm1freq=200.0MHzdBm(Vout)=-31.826m1-50dBm(Vout)-100-150-2000500freq, MHz

图27 频率索引值列表

图28 中频信号的功率值

由于射频信号幅度为3.6GHz，本振信号幅度为3.8GHz,，因此中频信号幅度应为200MHz，输出信号的频率中有这个频率成分，且功率值为-32dBm左右，这就验证了混频器的功能。

2、本振功率的选择

混频器本振功率的值对混频器的性能有很大的影响，下面就通过仿真分析混频器输入本振信号功率的最佳值。

（1）双击谐波平衡仿真控制器，在参数设置窗口中选择【sweep】选项卡，按照下面的内容设置参数扫描：

a、Start=1，表示本振信号功率的起始点为1。 b、Stop=20，表示本振信号功率的终止点为20。 c、Step=1，表示本振信号功率的扫描间隔为1。 d、SweepVar=\，表示扫描参数为本振信号功率。 完成参数设置的谐波平衡法仿真控件如图29所示。

m1freq=200.0MHzdBm(Vout)=-21.575LO_pwr=14.0000000-50m1dBm(Vout)-100-150-200-2500500freq, MHz

图29 HB控件中设置参数扫描 图30 中频信号的最大输出功率

（2）单击工具栏中的【Simulate】按钮进行仿真，并等待仿真结束。

（3）仿真结束后，查看输出信号的频谱，并在频率值为200MHz处插入一个标记，如图30所示。从图30中可以看出，当本振频率为14dBm时，输出信号中中频信号的功率值最大，为-21.575dBm。

（4）在数据显示窗口中插入一个转换增益的测量方程，转换增益为输出信号中频的功率与输入射频信号功率的差值，因此方程的内容为

con_gain?dBm(mix(Vout,{1,-1}))?20，如图31所示。

（5）在数据显示窗口中添加一个转换增益与输入本振信号功率的关系曲线，如

图32所示。

m2indep(m2)=14.000plot_vs(con_gain, LO_pwr)=-1.575m20-10con_gain-20-30-40-5002468101214161820Eqncon_gain=dBm(mix(Vout,{1,-1}))+20LO_pwr

图31 转换增益方程 图32 转换增益与本振信号功率的关系曲线

3、混频器的三阶交调点分析

3.1、三阶交调点的测量

（1）删除变量控件中的RF_freq和LO_freq变量，如图33所示。

（2）单击原理图设计窗口工具栏中的【VAR】按钮，在原理图中插入一个新的变量控件，并在控件中添加如下变量：

1、 IF_freq=RF_freq-LO_freq，表示中频频率为射频频率与本振频率之差。 2、 RF_freq=3.8，表示射频频率为3.8GHz。 3、 LO_freq=3.6，表示本振频率为3.6GHz。 4、 fspacing=0.2e-3,表示频率间隔为200KHz。 完成设置的变量控件如图34所示。

图33 VAR1中的变量 图34 VAR2中的变量

（3）在原理图设计窗口中选择“Simulation-HB”元件面板，并从面板中选择一个测量方程控件Meas Eqn，插入到电路原理图中。

（4）双击测量方程控件，在控件中添加如下几个测量方程：

ut,{-1,1,0},{-1,2,-1},50)，是测量电路输入3阶交调点a、IP3output?ip3_out(Vo的测量方程，输出值为电路三阶交调点对应的输入功率值。