Ka波段接收前端的設計
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1 引言
隨著電子信息技術的飛速發(fā)展，接收前端電路的集成度不斷提高，同時功能也日益豐富和復雜。Ka波段接收前端技術是新一代通信衛(wèi)星的關鍵技術，也是我國需要突破的關鍵技術之一 。此項技術研究對我國的新型通信衛(wèi)星的研發(fā)具有重要意義。由于Ka波段接收機具有頻率高、信息容量大、抗干擾性強等特點，目前我國的新型通信衛(wèi)星多采用該項技術。因此，研制高性能的Ka波段接收組件迫在眉睫。
2 系統(tǒng)組成及工作原理
該組件主要由射頻通道、混頻、中頻通道三個功能單元組成。射頻通道的主要功能是：將射頻信號進行線性放大，然后由濾波單元抑制鏡像頻率、帶外雜波，避免干擾信號消耗混頻器的動態(tài)范圍，并減少到達混頻器的噪聲。射頻信號經下變頻后進入中頻通道。中頻通道的主要功能是：濾除本振泄漏及本振、射頻的高次混出的雜波。將有用信號進行線性放大。組件原理框圖如圖1所示：
圖1 Ka波段變頻組件原理框圖
組件各部分指標分配如下表1：
表1 組件各部分指標
電路 指標 | 射頻放大 | 射頻濾波 | 射頻放大 | 混頻 | 中頻濾波 | 中頻放大 |
輸入功率（dBm） | -100 | -85 | -87 | -72 | -81 | -82 |
增益（dB） | 15 | -2 | 15 | -9.5 | -1 | 12 |
累積增益（dB） | 15 | 13 | 28 | 18.5 | 17.5 | 29.5 |
累積噪聲（dB） | 3 | 3.04 | 3.15 | 3.17 | 3.18 | 3.25 |
輸出功率（dBm） | -85 | -87 | -72 | -81 | -82 | -70 |
3 電路設計
3.1 系統(tǒng)設計
在此組件中，低噪聲放大器看成為第一級，而后面的混頻接收部件可看成為第二級，前級低噪聲放大器的增益必須足夠高，才能抑制掉后級噪聲的影響。為兼顧噪聲系數、動態(tài)范圍兩個指標，低噪放的增益在30dB左右較為合適。整個通道設計了增益余量及可調衰減器，便于后期整機系統(tǒng)調試時信道增益的調整。
在不考慮鏡頻噪聲時，接收機的噪聲系數可以用如下公式計算：
式中，Nf——放大器整機噪聲系數
Nf1,Nf2,Nf3——分別是第1，2，3級的噪聲系數
G1,G2——分別是第1，2級功率增益
由上表可以計算出整機指標：
整機增益：29.5dB
整機噪聲系數：3.25dB
整機線性上限：-24dBm
3.2 射頻單元設計
射頻單元由兩級低噪放芯片和鏡像抑制濾波器級連而成。前級低噪放采用我所自行研制的低噪放芯片。鏡像抑制濾波器位于兩級低噪放之間，既可以濾除帶外雜波，也能改善匹配。
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