Ku波段雷達(dá)接收機(jī)設(shè)計(jì)

根據(jù)仿真結(jié)果，低噪放增益25 dB，噪聲系數(shù)0．7 dB；輸入駐波1．8，輸出駐波1．3；另外低噪放的穩(wěn)定系數(shù)K值>1，保證了低噪放的穩(wěn)定性。
(2)帶通濾波器。在低噪聲放大器后面接有一個(gè)微帶半波長濾波器，引入射頻帶通濾波器。射頻信號(hào)經(jīng)過低噪聲放大器后，通過帶通濾波器選頻抑制帶外信號(hào)，有利于提高接收信號(hào)的純度和鏡像抑制度，抑制帶外信號(hào)及雜散信號(hào)，提高接收機(jī)輸出信號(hào)的純度。
該類濾波器具有性能穩(wěn)定、帶外抑制度高、駐波比小等優(yōu)點(diǎn)。另外，選用高介電常數(shù)的基片來減小濾波器的體積，并通過圖形發(fā)生器進(jìn)行照相制版來保證濾波器的一致性和可靠性。帶通濾波器軟件仿真結(jié)果如圖3所示。
(3)變頻電路。在該接收機(jī)中，對(duì)鏡像抑制度要求較高，除了選擇在低噪聲放大器后面加微帶帶通濾波器來抑制鏡像信號(hào)外，還需要選擇鏡像抑制混頻器。在通常設(shè)計(jì)中，可以利用混頻二極管組來實(shí)現(xiàn)鏡像抑制混頻器，這類混頻器優(yōu)點(diǎn)在于可調(diào)解性好、鏡像抑制較高，但是反相隔離稍差，體積較大；另外可以利用I／Q鏡像抑制混頻器，該類混頻器一般采用國外生產(chǎn)的集成混頻器單片，具有體積小、鏡像抑制度和反相隔離度高的特點(diǎn)。為簡(jiǎn)化電路，縮減整機(jī)體積，采用I／Q鏡像抑制集成混頻器單片。
混頻器采用I／Q鏡像抑制集成混頻器，其性能指標(biāo)比較優(yōu)越，可以滿足接收機(jī)使用。傳輸損耗8 dB；鏡像抑制≥20 dB；本振和射頻隔離≥45 dB；本振和中頻隔離≥20；1 dB壓縮點(diǎn)輸入功率14 dBm。采用該鏡像抑制混頻器，能夠?qū)︾R像抑制增加20 dB。由于選擇的是低本振，能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜特性不倒置。
2．2 中頻放大單元設(shè)計(jì)
中頻放大單元主要由90°合成器、溫敏衰減器、中頻放大器、中頻帶通濾波器等部分組成。
(1)中頻放大器。中頻放大采用兩級(jí)RF公司的NBB-500單片放大器，此單片放大器封裝體積小、應(yīng)用電路簡(jiǎn)單、使用方便。NBB-500增益為18 dB，輸出P-1為14 dBm，工作電壓／電流為3．5 V／35 mA。NBB-500增益曲線如圖4所示。

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(2)溫敏衰減器。在-40～+55℃的溫度范圍內(nèi)有3 dB的增益變化，它隨溫度變化是反斜率的，即高溫衰減量小，低溫衰減量大；能較好地補(bǔ)償接收機(jī)射頻鏈路的增益隨溫度變化的正斜率。
(3)中頻濾波器。采用低通濾波器和高通濾波器級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)帶通濾波器，中頻帶通濾波器插損1 dB，帶外抑制≥40 dBc。
2．3 本振單元設(shè)計(jì)
本振單元輸出信號(hào)的相噪、雜波抑制直接影響著接收通道的性能指標(biāo)。本振單元采用鎖相結(jié)合倍頻方案，其中參考信號(hào)是通過在中頻輸出口增加低通濾波器輸出得到。鎖相環(huán)電路使用CRO系列超低相噪介質(zhì)壓控振蕩器，將CRO的信號(hào)與參考信號(hào)通過鑒相器構(gòu)建鎖相環(huán)路鎖相，CRO輸出頻率為Fo／2。然后將鎖相環(huán)輸出的信號(hào)2次倍頻后進(jìn)行高通濾波輸出。
在理想情況下，鎖相環(huán)內(nèi)的典型相位噪聲計(jì)算公式如下
L(fm)=L(fm)REF+20lg(fVCO／fREF) (1)
式中，L(fm)為單邊帶相位噪聲；L(fm)REF為參考源的相位噪聲；fVCO為壓控振蕩器的頻率；fREF為鑒相頻率；fm為頻偏。
根據(jù)上面公式計(jì)算，在輸出頻率為9．70 GHz時(shí)，環(huán)路內(nèi)相位噪聲的惡化值理論值為
20lg(fVCO／fREF)=20×lg970=60 dB (2)

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