Ku波段雷达接收机设计
摘要阐述了Ku波段雷达接收机的工作原理进行了阐述,并对设计方案与测试结果进行了分析。Ku波段接收机由低噪声变频单元、中频放大、本振和电源4个独立单元组成。对各单元电路的设计进行了分析,给出了元器件选型以及仿真结果。试验结果表明,Ku波段接收机的噪声系数≤1.0 dB、增益≥55 dB、输入输出驻波,相位噪声杂散,镜像抑制等指标均满足实用技术要求,并根据测试结果对Ku波段接收机部分指标提出了进一步优化的方法。
关键词雷达接收机;噪声系数;增益
随着现代调制体制的快速发展,无线频谱的利用率日益加剧,对接收机的线性度、动态范围、灵敏度、抗干扰能力、适应性等方面的性能和指标提出了越来越高的要求。这就要求现代通用接收机在保证信号检测能力的前提下:尽可能地提高接收机的线性度,使信号失真最小、误码率最低;尽可能地展宽接收机的动态范围,使接收机的适应度更大、抗干扰能力更强。
1 工作原理
Ku波段雷达接收机主要由低噪声混频单元,中频放大单元,本振单元及电源部分组成,信号经天线接收后首先进入低噪声放大单元,对信号进行放大,选频以及混频。之后进入中频放大单元,对信号进行放大,滤波和输出。接收机电路原理框图如图1所示。
2 电路优化设计
2.1 低噪声变频单元设计
低噪声变频单元主要由低噪声放大器、微带带通滤波器、射频放大器和镜像抑制混频器组成。增益、噪声系数、带外抑制、镜像抑制度等是重要的指标,不仅是下变频技术,还有低噪声放大器LNA的设计都是整个通信系统的设计重点。
(1)低噪声放大器。本接收机的最前端是LNA,它的噪声决定了整机噪声系数;考虑到噪声指标要求较高,为减小输入口的损耗,故接收机输入信号由波导口输入后不再加隔离器,这就要求第一级低噪声放大器在保证自身噪声系数低的情况下,还应注意其输入端和波导口的驻波匹配。为保证整机噪声指标,低噪声放大器不但要求噪声系数低,还要设计适当的增益值,以降低低噪声放大器后端给整机噪声指标带来的影响。在该接收机低噪声放大器单元,采用两级低噪声场效应管放大,通过微波低噪声放大器设计理论的计算,结合相应的微波软件进行优化仿真,仿真结果如图2所示。
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