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摘要:众所周知,跟踪雷达在获取目标信息能力方面具有极大的优越性,同时随着技术的不断的进步,雷达技术了长足的发展。本文着重介绍了四通道接收组件的设计,四个通道的工作频段均为C~KU波段。四个接收通道为一个模块,四个发射通道或者两个发射通道为一个模块。该产品具有插损小、温度适用范围宽、平坦度好等特点,具有良好的性能以及集成度高,达到系统的要求。实测结果与理论设计有较好的吻合,取得了較好的成果。
关键字:低噪声、高隔离度、限幅、检波
一、概述
根据某型收接收发系统的要求,四通道接收组件通过限幅、开关、放大、数控衰减等实现[1]。接收系统对工作带宽噪声系数、增益、通道隔离度、衰减量做出了具体要求[2]- [6]。通过指标分析,四通道接收组件分为两个部分:1.接收通道;2.发射通道。
二、设计过程
四通道接收组件的输入本振要求如下:
(1)输入功率:0±2dBm要求:输入本振功率自检,输入功率低于-9dBm~-5dBm时报错。
(2)接收通道间隔离度:≥50dB。
(3)发射通道间隔离度:≥60dB。
(4) 可以给一个控制位来控制高低本振。
(5) 衰减控制位都会给,看设计需求。
此组件分成两部分,一部分是接收通道,一部分是发射通道。
1.接收通道
接收通道要求输入功率为-20dBm,输入频率为C-KU。将射频输入C-KU波段的信号,与本振进行混频,产生中频信号,其带宽为800MHz。接收通道要求增益控制:60dB,步进2dB,响应速度≤500ns;NF(噪声系数):≤7dB;增益与波动:30±1.5dB(常温,X波段)。30±2dB(常温,C、KU波段);BIT状态检测包含连续波状态和脉冲调制状态,调制状态在最小脉宽2us时,检测输出信号脉宽≥3ms;BIT检测门限:-38dBm~-34dBm。综上指标设计接收模块框图如下:
对于信号,与本振进行混频,输出中频信号,带宽为800MHz。选器件考虑为宽带混频器,选用了Marki的 ML1-0218SM器件。采用软件计算混频杂较小,可以做到模块指标(小于等于-70dBc)要求。输入频率的带宽比较宽,选用宽带放大器BW302,由于电调衰减的值未定,所以暂时用均衡器NC6005C-218,其有8dB的均衡量。通过计算噪声为4.95dB,可以满足技术指标。
由于技术协议中要求提供检波信号,检波输出高低电平,BIT状态检测包含连续波状态和脉冲调制状态,调制状态在最小脉宽2us时,检测输出信号脉宽≥3ms;BIT检测门限:-38dBm~-34dBm。所以在中频输出功分一路给LT5538检波,输出检波电压经放大比较后输出高低电平。闭塞要求闭塞深度大于等于70dB,这里选择了单刀单开关MASW-001100-1190,其隔离度有55dB,闭塞期间关断LNA和本振放大器的电源,闭塞深度肯定能达到70dB以上。最后为了改善射频输出端口的驻波和平坦度,在混频器之后加了的隔离器HD173。
2.发射通道的设计
根据发射通道的要求:输入f0:2560MHz,BW:800MHz,单边带相位噪声:≤-105 ;功率:0±1.5dBm;输出:功率:+13~+16dBm;杂散:≥70dBc@f0±400MHz范围;单边带相位噪声恶化:≤2dB;输出脉冲调制:TTL高电平时有信号输出,TTL低电平为关断;调制深度:≥70dB;脉冲调制延时:50ns~150ns;脉冲调制延时一致性:≤50ns;调制输出信号上升下降沿:≤20ns;BIT状态检测包含连续波状态。BIT检测门限:-12dBm~-6dBm,当输入信号功率大于等于门限电平时,BIT输出为高;当输入信号功率小于门限电平时,BIT输出为低。根据以上要求输入中频信号与本振混频,对混频后的射频信号将进行滤波和放大处理,发射输出链路如下图所示。
选器件考虑为宽带混频器,选用了Marki的 ML1-0218SM器件。对于输入的中频信号,带宽为800MHz,混频产生C~KU的射频信号输出。采用软件计算混频杂散如下图所示。
协议中要求输出信号杂散小于等于-70dBc;在带宽为800MHz范围内。从上面的计算可以看出可以满足指标。
由于技术协议中要求提供检波信号,检波输出高低电平,所以在中频输出功分一路给HMC948LP3E检波,输出检波电压经放大比较后输出高低电平。在输出脉冲调制信号选用MA-COM的芯片开关MASW-002100-1191,插损0.5dB,隔离度为50dB。因为输出功率要求+13dBm~+16dBm,所以末级采用了HMC465放大器。
三、调试分析与解决方法
经过调试发现实际装配中链路的损耗和器件增益和理论值存在偏差;还有就是器件端口驻波匹配问题,导致芯片性能指标恶化。这种情况下指标不太满足,但偏差不大,在调试过程中通过调节端口驻波匹配,并且在输出端加均衡器来实现。四通道接收组件测试结果显示,杂散、谐波、隔离度、开关速度、噪声系数等均能满足提出的指标要求,通过调试最终满足系统指标。
五、结束语
本文设计研制的四通道接收组件在实际测试的指标均满足技术要求,使用效果满意。
参考文献:
[1] 林为干.微波理论与技术【M】.科学出版社,1979
[2] 戈稳.雷达接收技术【M】电子工业出版社.2010
[3] 吴建辉, 茅洁. 射频电路PCB设计[J]. 电子工艺技术, 2003, 24(1):19-21.
[4] 顾墨琳. 微波固态电路设计[J]. 微波学报, 1989(4):91-92.
[5] 马剑哲. 射频微波部件的研究[D]. 新疆大学, 2007.
[6] 赵正平. 固态微波器件与电路的新进展[J]. 中国电子科学研究院学报, 2007, 2(4):329-335.
关键字:低噪声、高隔离度、限幅、检波
一、概述
根据某型收接收发系统的要求,四通道接收组件通过限幅、开关、放大、数控衰减等实现[1]。接收系统对工作带宽噪声系数、增益、通道隔离度、衰减量做出了具体要求[2]- [6]。通过指标分析,四通道接收组件分为两个部分:1.接收通道;2.发射通道。
二、设计过程
四通道接收组件的输入本振要求如下:
(1)输入功率:0±2dBm要求:输入本振功率自检,输入功率低于-9dBm~-5dBm时报错。
(2)接收通道间隔离度:≥50dB。
(3)发射通道间隔离度:≥60dB。
(4) 可以给一个控制位来控制高低本振。
(5) 衰减控制位都会给,看设计需求。
此组件分成两部分,一部分是接收通道,一部分是发射通道。
1.接收通道
接收通道要求输入功率为-20dBm,输入频率为C-KU。将射频输入C-KU波段的信号,与本振进行混频,产生中频信号,其带宽为800MHz。接收通道要求增益控制:60dB,步进2dB,响应速度≤500ns;NF(噪声系数):≤7dB;增益与波动:30±1.5dB(常温,X波段)。30±2dB(常温,C、KU波段);BIT状态检测包含连续波状态和脉冲调制状态,调制状态在最小脉宽2us时,检测输出信号脉宽≥3ms;BIT检测门限:-38dBm~-34dBm。综上指标设计接收模块框图如下:
对于信号,与本振进行混频,输出中频信号,带宽为800MHz。选器件考虑为宽带混频器,选用了Marki的 ML1-0218SM器件。采用软件计算混频杂较小,可以做到模块指标(小于等于-70dBc)要求。输入频率的带宽比较宽,选用宽带放大器BW302,由于电调衰减的值未定,所以暂时用均衡器NC6005C-218,其有8dB的均衡量。通过计算噪声为4.95dB,可以满足技术指标。
由于技术协议中要求提供检波信号,检波输出高低电平,BIT状态检测包含连续波状态和脉冲调制状态,调制状态在最小脉宽2us时,检测输出信号脉宽≥3ms;BIT检测门限:-38dBm~-34dBm。所以在中频输出功分一路给LT5538检波,输出检波电压经放大比较后输出高低电平。闭塞要求闭塞深度大于等于70dB,这里选择了单刀单开关MASW-001100-1190,其隔离度有55dB,闭塞期间关断LNA和本振放大器的电源,闭塞深度肯定能达到70dB以上。最后为了改善射频输出端口的驻波和平坦度,在混频器之后加了的隔离器HD173。
2.发射通道的设计
根据发射通道的要求:输入f0:2560MHz,BW:800MHz,单边带相位噪声:≤-105 ;功率:0±1.5dBm;输出:功率:+13~+16dBm;杂散:≥70dBc@f0±400MHz范围;单边带相位噪声恶化:≤2dB;输出脉冲调制:TTL高电平时有信号输出,TTL低电平为关断;调制深度:≥70dB;脉冲调制延时:50ns~150ns;脉冲调制延时一致性:≤50ns;调制输出信号上升下降沿:≤20ns;BIT状态检测包含连续波状态。BIT检测门限:-12dBm~-6dBm,当输入信号功率大于等于门限电平时,BIT输出为高;当输入信号功率小于门限电平时,BIT输出为低。根据以上要求输入中频信号与本振混频,对混频后的射频信号将进行滤波和放大处理,发射输出链路如下图所示。
选器件考虑为宽带混频器,选用了Marki的 ML1-0218SM器件。对于输入的中频信号,带宽为800MHz,混频产生C~KU的射频信号输出。采用软件计算混频杂散如下图所示。
协议中要求输出信号杂散小于等于-70dBc;在带宽为800MHz范围内。从上面的计算可以看出可以满足指标。
由于技术协议中要求提供检波信号,检波输出高低电平,所以在中频输出功分一路给HMC948LP3E检波,输出检波电压经放大比较后输出高低电平。在输出脉冲调制信号选用MA-COM的芯片开关MASW-002100-1191,插损0.5dB,隔离度为50dB。因为输出功率要求+13dBm~+16dBm,所以末级采用了HMC465放大器。
三、调试分析与解决方法
经过调试发现实际装配中链路的损耗和器件增益和理论值存在偏差;还有就是器件端口驻波匹配问题,导致芯片性能指标恶化。这种情况下指标不太满足,但偏差不大,在调试过程中通过调节端口驻波匹配,并且在输出端加均衡器来实现。四通道接收组件测试结果显示,杂散、谐波、隔离度、开关速度、噪声系数等均能满足提出的指标要求,通过调试最终满足系统指标。
五、结束语
本文设计研制的四通道接收组件在实际测试的指标均满足技术要求,使用效果满意。
参考文献:
[1] 林为干.微波理论与技术【M】.科学出版社,1979
[2] 戈稳.雷达接收技术【M】电子工业出版社.2010
[3] 吴建辉, 茅洁. 射频电路PCB设计[J]. 电子工艺技术, 2003, 24(1):19-21.
[4] 顾墨琳. 微波固态电路设计[J]. 微波学报, 1989(4):91-92.
[5] 马剑哲. 射频微波部件的研究[D]. 新疆大学, 2007.
[6] 赵正平. 固态微波器件与电路的新进展[J]. 中国电子科学研究院学报, 2007, 2(4):329-335.