论文部分内容阅读
【摘要】本文详细介绍了一种中频接收机芯片SC801的原理及应用。SC801是一种高性能的镜像混频器,具有镜像抑制高、噪声低等特点。将其应用于雷达接收机中作为二混频放大电路,并对应用中出现的问题加以分析解决,使该电路更具实用性和可靠性。
【关键词】中频接收芯片;SC801;镜像抑制;二混频放大电路
1.引言
SC801雷达中频接收机芯片是24所研制出的一种高性能的镜像抑制混频器,采用0.35?mSiGeBiCMOS工艺制作。由于其采用了镜像抑制混频器结构,因此在低中频(7.5MHz)下达到大于30dB的镜像抑制度。同时具有噪声低、工作稳定等特点。
2.芯片电路组成
SC801中频接收机芯片的电路主要由放大器、镜像抑制混频器、自检电路、VGA等部分构成。电路如图1所示:
3.应用
将SC801用在雷达接收通道中,作为二混频放大电路,可以大大提高接收机同批次间的增益一致性和相位稳定性都,同时也提高系统的宽温可靠性和稳定性。
将芯片以及外围电路加工成测试板,加以测试和调试。
3.1 输入输出匹配
由于芯片的输入输出不是按照50Ω阻抗设计,因此应用于雷达接收机电路中需要加匹配电路。用矢网测出测试电路的输入输出驻波,再用RFCalc软件计算出匹配的LC电路,分别加到测试板的输入输出端,可以大大改善输入输出的端口驻波。匹配软件计算
LC匹配电路的过程如图4所示:
3.2 检测输出展宽电路
SC801的检测输出为一脉冲信号,而接收机的检测输出要求展宽为TTL电平,因此在芯片的检测输出端需要加展宽电路。应用中,我们采用单稳态触发器74HC123的RC积分电路对芯片的检测输出进行展宽处理。
综合上述考虑,实际应用中频接收机芯片SC801的二混频放大电路如图5所示。
4.实际应用问题
在实际应用中,出现了在当输入信号大于-38dBm时,中频无输出的现象。通过仔细分析研究,得出以下结论:
实际应用的二混频放大电路的部分工作原理框图如图6所示:
出现上述故障,是由于当输入信号大于-38dBm时,经LNA放大后,再经过电容C16,由于470pF的电容对信号的阻抗很小,所以直接输入到混频器,芯片内部是有源混频器,由差分放大器组成,混频器由于其输入功率过大而影响其直流工作状态,导致混频效率下降,甚者无法混频。
更换LNA后端的电容C16的容值,从470pF改为2.2pF。当输入信号大于-38dBm时,经LNA放大后,再经过电容C16,由于
2.2pF的电容对信号的阻抗较大,使信号减小了大概4dB,不会造成混频器因输入信号过大而影响其工作状态。
因此在实际应用中,LNA应选择较小容值的电容,以保证不会使较大输入信号将混频器阻塞。
5.研制结果
将使用中频接收芯片SC801研制出的二混频放大电路通电加以测试,其可以达到的主要指标如下:
1.测试频率 :
射频频率:430MHz,
本振频率:440MHz,0 dBm±1.5dB
输出中频:10MHz±1.5MHz(平顶)
2. 噪声系数:≤12dB,
温度范围-45℃~+55℃;
3. 功率增益≤45dB,
同批次模块间增益一致性≤±1dB
4.输出功率(P-1)≥19dBm(连续波输出,最大输入功率≤-26 dBm)。
5.谐波抑制≥20dBc(16dBm连续波输出),
镜像抑制度≥35dBc
6.同批次间相位稳定度:≤5度
7.信号端口驻波比≤1.5:1,本振端口驻波比≤2.0:1
8.检测输出:TTL电平,输出大于阈值电平输出 "1"
9.检测电平阈值:峰值功率-10dBm±1dB
6.结束语
SC801雷达中频接收机芯片已经大量使用在雷达接收通道中,作为二混频放大电路,经验证,可以大大提高接收机同批次间的增益一致性和相位稳定性都,同时也提高系统的宽温可靠性和稳定性。
【参考文献】
[1] 冯民昌,范西鲁.模拟集成电路基础.中国铁道出版社 ,1998
[2] 王文辉,刘淑英.电路与电子学.电子工业出版社 ,1997
[3]王庆华.一种跟踪雷达中频接收机的设计.舰船电子对抗,2004年第27卷第3期
作者简介:
吴文婷(1982--),女,助理工程师,现工作于中电集团第38研究所,研究方向:雷达接收系统、接收机方面的研究
莫骊(1981--),女,工程师,现工作于中电集团第38研究所,研究方向:雷达接收系统、接收机方面的研究
责任编辑:张子佳
【关键词】中频接收芯片;SC801;镜像抑制;二混频放大电路
1.引言
SC801雷达中频接收机芯片是24所研制出的一种高性能的镜像抑制混频器,采用0.35?mSiGeBiCMOS工艺制作。由于其采用了镜像抑制混频器结构,因此在低中频(7.5MHz)下达到大于30dB的镜像抑制度。同时具有噪声低、工作稳定等特点。
2.芯片电路组成
SC801中频接收机芯片的电路主要由放大器、镜像抑制混频器、自检电路、VGA等部分构成。电路如图1所示:
3.应用
将SC801用在雷达接收通道中,作为二混频放大电路,可以大大提高接收机同批次间的增益一致性和相位稳定性都,同时也提高系统的宽温可靠性和稳定性。
将芯片以及外围电路加工成测试板,加以测试和调试。
3.1 输入输出匹配
由于芯片的输入输出不是按照50Ω阻抗设计,因此应用于雷达接收机电路中需要加匹配电路。用矢网测出测试电路的输入输出驻波,再用RFCalc软件计算出匹配的LC电路,分别加到测试板的输入输出端,可以大大改善输入输出的端口驻波。匹配软件计算
LC匹配电路的过程如图4所示:
3.2 检测输出展宽电路
SC801的检测输出为一脉冲信号,而接收机的检测输出要求展宽为TTL电平,因此在芯片的检测输出端需要加展宽电路。应用中,我们采用单稳态触发器74HC123的RC积分电路对芯片的检测输出进行展宽处理。
综合上述考虑,实际应用中频接收机芯片SC801的二混频放大电路如图5所示。
4.实际应用问题
在实际应用中,出现了在当输入信号大于-38dBm时,中频无输出的现象。通过仔细分析研究,得出以下结论:
实际应用的二混频放大电路的部分工作原理框图如图6所示:
出现上述故障,是由于当输入信号大于-38dBm时,经LNA放大后,再经过电容C16,由于470pF的电容对信号的阻抗很小,所以直接输入到混频器,芯片内部是有源混频器,由差分放大器组成,混频器由于其输入功率过大而影响其直流工作状态,导致混频效率下降,甚者无法混频。
更换LNA后端的电容C16的容值,从470pF改为2.2pF。当输入信号大于-38dBm时,经LNA放大后,再经过电容C16,由于
2.2pF的电容对信号的阻抗较大,使信号减小了大概4dB,不会造成混频器因输入信号过大而影响其工作状态。
因此在实际应用中,LNA应选择较小容值的电容,以保证不会使较大输入信号将混频器阻塞。
5.研制结果
将使用中频接收芯片SC801研制出的二混频放大电路通电加以测试,其可以达到的主要指标如下:
1.测试频率 :
射频频率:430MHz,
本振频率:440MHz,0 dBm±1.5dB
输出中频:10MHz±1.5MHz(平顶)
2. 噪声系数:≤12dB,
温度范围-45℃~+55℃;
3. 功率增益≤45dB,
同批次模块间增益一致性≤±1dB
4.输出功率(P-1)≥19dBm(连续波输出,最大输入功率≤-26 dBm)。
5.谐波抑制≥20dBc(16dBm连续波输出),
镜像抑制度≥35dBc
6.同批次间相位稳定度:≤5度
7.信号端口驻波比≤1.5:1,本振端口驻波比≤2.0:1
8.检测输出:TTL电平,输出大于阈值电平输出 "1"
9.检测电平阈值:峰值功率-10dBm±1dB
6.结束语
SC801雷达中频接收机芯片已经大量使用在雷达接收通道中,作为二混频放大电路,经验证,可以大大提高接收机同批次间的增益一致性和相位稳定性都,同时也提高系统的宽温可靠性和稳定性。
【参考文献】
[1] 冯民昌,范西鲁.模拟集成电路基础.中国铁道出版社 ,1998
[2] 王文辉,刘淑英.电路与电子学.电子工业出版社 ,1997
[3]王庆华.一种跟踪雷达中频接收机的设计.舰船电子对抗,2004年第27卷第3期
作者简介:
吴文婷(1982--),女,助理工程师,现工作于中电集团第38研究所,研究方向:雷达接收系统、接收机方面的研究
莫骊(1981--),女,工程师,现工作于中电集团第38研究所,研究方向:雷达接收系统、接收机方面的研究
责任编辑:张子佳