Ka波段毫米波接收機設計.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，毫米波通信越來越受到人們的關注，毫米波接收機是毫米波通信系統(tǒng)的關鍵模塊。本文研制了一款高動態(tài)范圍、低噪聲系數的Ka波段毫米波接收機。
　　本文在分析接收機基本系統(tǒng)結構和常用擴展動態(tài)范圍方式的基礎上，根據設計指標要求設計了Ka高端頻段外差式接收機的系統(tǒng)方案。為了確保優(yōu)良的噪聲性能，在接收機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;為了確保接收機較大的動態(tài)范圍

2、，采用中頻自動增益控制放大器(AGC)調整接收機增益;為了降低本振頻綜的設計難度，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，分別調試、測試了各模塊性能;然后將兩個模塊級聯(lián)，調試、測試了接收機的整機性能。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:根據接收機系統(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

3、計了波導-探針-微帶過渡電路;設計了基于高介電常數、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，分別給接收機和發(fā)射機提供本振信號。實際制作、調試了LNA-下變頻模塊，測試表明通帶內噪聲系數為3.9dB～4.3dB，變頻增益大于34dB，通帶內增益波動小于±1.25dB，輸出1dB壓縮點大于10.5dBm。
　　2、S波段寬帶AGC模塊研制:采用電調衰

4、減器和固定增益放大器相結合的方式，利用ADS仿真分析了電調衰減器不同衰減狀態(tài)對接收機性能的影響，合理分配了AGC模塊中的增益和衰減量指標參數，使得接收機在電調衰減器衰減量小于50dB時噪聲系數小于5dB，輸出1dB壓縮點大于11 dBm。設計了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，經調試消除了AGC模塊的自激現(xiàn)象，消除了由控制電路引入的近端雜散，通過幅度均衡器調試了帶內增益平坦度等指標。經實驗測試，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、在上述兩個獨立模塊調試、測試的基礎上，調整優(yōu)化了兩模塊的接口功率電平、駐波比等參數，將它們級聯(lián)組合起來構成接收機整機系統(tǒng)，并通過幅度均衡器調試了接收機整機的增益平坦度等系統(tǒng)指標。測試了接收機整機性能:最大增益74dB，此時噪聲系數為4.0dB～4.5dB;在輸入射頻功率