0.3-18GHz小型化超宽带接收机的研究与设计

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随着微波通信系统不断发展,小型化、超宽带的微波组件已经成为电子战对抗装备的重要发展趋势,接收机作为现代电子战系统的重要组成部分,对其性能指标的要求也变得更为苛刻。本文采用超外差二次变频方案,基于多功能芯片开关滤波器组以及多芯片微组装技术(MCM),同时利用微波单片集成电路(MMIC)实现电路紧凑的集成与互连,结构上采用一体化模块设计,完成对0.3-18GHz小型化超宽带接收机的低成本设计。首先,本文对小型化超宽带接收机的发展动态进行充分调研与分析,重点介绍了微波多层板技术和多芯片组件技术,以及接收机的常见变频结构和性能参数。根据系统指标要求,对接收机系统方案进行了详细分析,主要包括对0.3-18GHz小型化超宽带接收机的频率规划、射频链路设计以及中频链路设计,并通过ADS对系统关键指标性能进行仿真验证。其次,对接收机的关键器件进行选型分析,为了实现接收机的小型化,本文优先选择MMIC芯片。对系统的关键无源部分进行分析与仿真设计。主要包括:中频无源滤波器的小型化设计以及金丝键合的特性分析。对于中频高选择性带通滤波器,本文分别基于发夹型阶梯阻抗谐振器(SIR)和叠层基片集成波导(SIW)技术,最终实现滤波器带内S11-3d B,在实现滤波器高选择性的同时面积也减小近40%。通过对金丝键合特性进行仿真分析,确定了键合金丝拱高、跨距、直径、相邻金丝距离以及键合金丝数量对传输性能的影响。最后,对接收机射频通道、电源控制和腔体三部分进行结构一体化设计。通过微组装技术完成微波传输线与微波单片集成电路之间的互联装配,最终完成0.3-18GHz超宽带接收机的小型化设计,整机尺寸为10cm×6.1cm×1.1cm。经过加工测试,系统增益50d B可变,噪声系数小于6d B,谐杂波抑制大于50d Bc,输入驻波低于2.2,基本满足系统指标要求。
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