Ka波段毫米波接收機(jī)設(shè)計.pdf

1、隨著低頻段頻譜資源的逐漸擁擠和人們對高速率通信需求的日益增強(qiáng)，毫米波通信越來越受到人們的關(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)展動態(tài)范圍方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計指標(biāo)要求設(shè)計了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MMIC低噪放級聯(lián)作為前級放大模塊;為了確保接收機(jī)較大的動態(tài)范圍

2、，采用中頻自動增益控制放大器(AGC)調(diào)整接收機(jī)增益;為了降低本振頻綜的設(shè)計難度，本振信號通過將低頻段信號三倍頻的方式實現(xiàn)。在實際制作時將接收機(jī)分為Ka波段LNA-下變頻模塊和S波段自動增益控制放大器兩大模塊，分別調(diào)試、測試了各模塊性能;然后將兩個模塊級聯(lián)，調(diào)試、測試了接收機(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、計了波導(dǎo)-探針-微帶過渡電路;設(shè)計了基于高介電常數(shù)、低損耗陶瓷基片的微帶平行耦合線鏡像抑制濾波器，在鏡像頻率處的抑制度大于55dB;設(shè)計了威爾金森功分器，用于將本振信號一分為二，分別給接收機(jī)和發(fā)射機(jī)提供本振信號。實際制作、調(diào)試了LNA-下變頻模塊，測試表明通帶內(nèi)噪聲系數(shù)為3.9dB～4.3dB，變頻增益大于34dB，通帶內(nèi)增益波動小于±1.25dB，輸出1dB壓縮點大于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時噪聲系數(shù)小于5dB，輸出1dB壓縮點大于11 dBm。設(shè)計了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，通過幅度均衡器調(diào)試了帶內(nèi)增益平坦度等指標(biāo)。經(jīng)實驗測試，所研制的AG

5、C模塊動態(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等公司的同類產(chǎn)品相比在動態(tài)范圍和增益平坦度方面具有明顯優(yōu)勢。
　　3、在上述兩個獨(dú)立模塊調(diào)試、測試的基礎(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)，將它們級聯(lián)組合起來構(gòu)成接收機(jī)整機(jī)系統(tǒng)，并通過幅度均衡器調(diào)試了接收機(jī)整機(jī)的增益平坦度等系統(tǒng)指標(biāo)。測試了接收機(jī)整機(jī)性能:最大增益74dB，此時噪聲系數(shù)為4.0dB～4.5dB;在輸入射頻功率