Ka波段毫米波接收機(jī)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著低頻段頻譜資源的逐漸擁擠和人們對(duì)高速率通信需求的日益增強(qiáng)，毫米波通信越來(lái)越受到人們的關(guān)注，毫米波接收機(jī)是毫米波通信系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊。本文研制了一款高動(dòng)態(tài)范圍、低噪聲系數(shù)的Ka波段毫米波接收機(jī)。
　　本文在分析接收機(jī)基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和常用擴(kuò)展動(dòng)態(tài)范圍方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)要求設(shè)計(jì)了Ka高端頻段外差式接收機(jī)的系統(tǒng)方案。為了確保優(yōu)良的噪聲性能，在接收機(jī)的毫米波前端采用兩級(jí)MMIC低噪放級(jí)聯(lián)作為前級(jí)放大模塊;為了確保接收機(jī)較大的動(dòng)態(tài)范圍

2、，采用中頻自動(dòng)增益控制放大器(AGC)調(diào)整接收機(jī)增益;為了降低本振頻綜的設(shè)計(jì)難度，本振信號(hào)通過(guò)將低頻段信號(hào)三倍頻的方式實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際制作時(shí)將接收機(jī)分為Ka波段LNA-下變頻模塊和S波段自動(dòng)增益控制放大器兩大模塊，分別調(diào)試、測(cè)試了各模塊性能;然后將兩個(gè)模塊級(jí)聯(lián)，調(diào)試、測(cè)試了接收機(jī)的整機(jī)性能。主要研究工作包括以下三方面:
　　1、Ka波段LNA-下變頻模塊研制:根據(jù)接收機(jī)系統(tǒng)方案選擇了低噪放、混頻器、倍頻器、本振緩沖放大器等商用芯片;設(shè)

3、計(jì)了波導(dǎo)-探針-微帶過(guò)渡電路;設(shè)計(jì)了基于高介電常數(shù)、低損耗陶瓷基片的微帶平行耦合線(xiàn)鏡像抑制濾波器，在鏡像頻率處的抑制度大于55dB;設(shè)計(jì)了威爾金森功分器，用于將本振信號(hào)一分為二，分別給接收機(jī)和發(fā)射機(jī)提供本振信號(hào)。實(shí)際制作、調(diào)試了LNA-下變頻模塊，測(cè)試表明通帶內(nèi)噪聲系數(shù)為3.9dB～4.3dB，變頻增益大于34dB，通帶內(nèi)增益波動(dòng)小于±1.25dB，輸出1dB壓縮點(diǎn)大于10.5dBm。
　　2、S波段寬帶AGC模塊研制:采用電調(diào)衰

4、減器和固定增益放大器相結(jié)合的方式，利用ADS仿真分析了電調(diào)衰減器不同衰減狀態(tài)對(duì)接收機(jī)性能的影響，合理分配了AGC模塊中的增益和衰減量指標(biāo)參數(shù)，使得接收機(jī)在電調(diào)衰減器衰減量小于50dB時(shí)噪聲系數(shù)小于5dB，輸出1dB壓縮點(diǎn)大于11 dBm。設(shè)計(jì)了S波段小型化中頻濾波器和幅度均衡器。加工制作了S波段AGC模塊，經(jīng)調(diào)試消除了AGC模塊的自激現(xiàn)象，消除了由控制電路引入的近端雜散，通過(guò)幅度均衡器調(diào)試了帶內(nèi)增益平坦度等指標(biāo)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，所研制的AG

5、C模塊動(dòng)態(tài)范圍大于58dB，增益平坦度小于±0.3dB。本文所研制的AGC模塊與Hittite等公司的同類(lèi)產(chǎn)品相比在動(dòng)態(tài)范圍和增益平坦度方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。
　　3、在上述兩個(gè)獨(dú)立模塊調(diào)試、測(cè)試的基礎(chǔ)上，調(diào)整優(yōu)化了兩模塊的接口功率電平、駐波比等參數(shù)，將它們級(jí)聯(lián)組合起來(lái)構(gòu)成接收機(jī)整機(jī)系統(tǒng)，并通過(guò)幅度均衡器調(diào)試了接收機(jī)整機(jī)的增益平坦度等系統(tǒng)指標(biāo)。測(cè)試了接收機(jī)整機(jī)性能:最大增益74dB，此時(shí)噪聲系數(shù)為4.0dB～4.5dB;在輸入射頻功率