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admin 发表于 2015-4-28 10:37:24

Ka波段接收前端的设计

                1引言

                       随着电子信息技术的飞速发展,接收前端电路的集成度不断提高,同时功能也日益丰富和复杂。Ka波段接收前端技术是新一代通信卫星的关键技术,也是我国需要突破的关键技术之一 。此项技术研究对我国的新型通信卫星的研发具有重要意义。由于Ka波段接收机具有频率高、信息容量大、抗干扰性强等特点,目前我国的新型通信卫星多采用该项技术。因此,研制高性能的Ka波段接收组件迫在眉睫。
                      
                        2系统组成及工作原理

                       该组件主要由射频通道、混频、中频通道三个功能单元组成。射频通道的主要功能是:将射频信号进行线性放大,然后由滤波单元抑制镜像频率、带外杂波,避免干扰信号消耗混频器的动态范围,并减少到达混频器的噪声。射频信号经下变频后进入中频通道。中频通道的主要功能是:滤除本振泄漏及本振、射频的高次混出的杂波。将有用信号进行线性放大。组件原理框图如图1所示:
                      
                      
                       
                        图1Ka波段变频组件原理框图
                      
                       组件各部分指标分配如下表1:
               
                        3.3混频单元的设计

                       混频器选择hittite公司生产的混频器芯片HMC329。
                       混频器的选择主要考虑动态范围、本振频率、插入损耗和本振射频隔离度等指标。其中射频隔离、动态范围等指标又与各端口的匹配状态密切相关。插入损耗尽量小。综合各项指标,选择双平衡混频器较为合适。双平衡混频器有几个特点:混频组合分量少,比单平衡混频器组合谐波成分要少一半,既降低了谐波干扰也改善了谐波能量损耗;隔离度好,可以减小信号通路上的本振泄漏;动态范围大,在射频输入功率较大时也能工作在线性状态。
                      
                        3.4中频单元的设计

                       中频单元由中频滤波器和中频放大器组成。中频滤波器为低通滤波器,主要功能是滤掉中频端口的高频信号。中频滤波器的仿真结果如下:
                       图2所示为电路板仿真结果,已经考虑了微带线的分布效应。
                      
               
                        6设计结果

                       根据上述理论进行设计,我们研制Ka波段接收前端,其噪声系数及稳定度均达到了较高水平。具体性能指标如下表2。
                        表2性能指标
                                                                                                                                                                      性能指标
                                                                                                                                                       研制结果
                                                                                                                                                                                                       噪声系数(dB)
                                                                                                                                                       5.2
                                                                                                                                                                                                       镜像抑制(dB)
                                                                                                                                                       26
                                                                                                                                                                                                       带内杂波(dBm)
                                                                                                                                                       -72
                                                                                                                                                                                                       变频增益(dB)
                                                                                                                                                       25.3
                                                                                                                                                                                                       增益平坦度(dB)
                                                                                                                                                       0.75
                                                                                                                                                                                                       本振泄漏(dBm)
                                                                                                                                                       -52
                                                                                                                                                                                                       输出1dB压缩点(dBm)
                                                                                                                                                       12
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