Ka波段接收前端的设计

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                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1  Ka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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