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毫米波低噪声三通道接收机前端的研制

作　者: 世娟
导　师: 徐军
学　校: 电子科技大学
专　业: 无线电物理
关键词: 毫米波 Ka频段接收前端噪声系数单片微波集成电路
分类号: TN851
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

接收机是微波、毫米波系统的重要组成部分,接收机的作用是通过天线收集发射端送来的微弱的电磁波信号,从传播信道内众多的电磁波中选出规定的频带,并逐级加以放大和降频,使经过遭受到环境衰落的信号成为有用的信息并拥有最小的失真度,而接收前端对整个接收机起着关键的作用,所以设计和制造出集成度高、重量轻、性能优良、可靠性高的接收前端意义非常大。本文在分析研究接收机性能指标和结构特点的基础上,结合前人研究成果及用户在接收机性能和结构方面的要求,对超外差二次变频接收前端方案进行了设计和改进(本论文中将阐述的是一次变频部分)并研制出Ka频段低噪声三通道接收前端。经测试,系统噪声系数NF<4dB,增益G≈30dB,收发隔离>35dB,通道间的隔离>35dB,镜频抑制>25dB,达到项目要求指标。本文的接收前端包括波导-探针-微带过渡、收发隔离开关、两级低噪声放大器、微带镜频抑制滤波器、二次谐波混频器、微带三路功分器、中频放大器和电源部分。本论文主要对无源电路进行了仿真和设计,其中包括波导-探针-微带过渡、微带镜频抑制滤波器和微带扇形三路功分器的设计和改进。由级联系统的噪声系数公式可知,系统的第一级对噪声系数的影响最大,在本方案中波导-探针-微带过渡对整个接收前端系统的噪声系数影响最大,所以设计出结构简单、损耗低的波导-探针-微带过渡显得尤为重要。本文用CST分析设计了一种探针渐变式波导-微带过渡,并做出实物进行了测试,测试结构表明插入损耗小于0.7dB,回波损耗大于25dB。本文中采用混合-单片微波集成电路(MMIC)组合技术实现Ka频段接收前端,各功能MMIC的采用最大限度的减小了系统的体积、重量和复杂度。虽然各功能MMIC的采用减小了本课题的工作量,但是要协调好各功能MMIC实现各自的功能却是一件不容易的事。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-14
  1.1 毫米波特点及应用  8-9
  1.2 国内外发展动态  9-12
    1.2.1 国内动态  9-10
    1.2.2 国外动态  10-12
  1.3 本课题的主要工作  12-14
第二章基础理论  14-21
  2.1 微波毫米波电路设计理论  14
  2.2 微波毫米波信号与低频交流及直流信号的比较  14-16
  2.3 传输线理论  16-21
    2.3.1 传输线概述  16-17
    2.3.2 毫米波主要传输线——微带线  17-18
    2.3.3 传输线方程及其解  18-21
第三章接收前端系统的指标分析与方案设计  21-35
  3.1 接收机前端简介  21
  3.2 接收前端主要技术指标分析  21-29
    3.2.1 噪声系数  21-23
    3.2.2 灵敏度  23
    3.2.3 动态范围和交调失真  23-29
    3.2.4 选择性  29
  3.3 接收机前端结构分析  29-33
    3.3.1 可调谐射频接收机  30
    3.3.2 直接变频接收机  30-32
    3.3.3 超外差接收机  32-33
  3.4 接收机前端方案的制定  33-35
    3.4.1 接收机前端方案设计  33-34
    3.4.2 方案的特点  34-35
第四章无源电路的设计  35-48
  4.1 波导-微带过渡  35-41
    4.1.1 波导-探针-微带过渡结构的理论分析  35-39
    4.1.2 波导-探针-微带过渡的设计与仿真  39-41
  4.2 微带扇形功分器  41-46
    4.2.1 扇形功分器的理论分析  41-44
    4.2.2 微带扇形三路功分器的设计  44-46
  4.3 微带镜频抑制滤波器  46-48
    4.3.1 微带镜频抑制滤波器的设计  46-48
第五章接收前端系统的实现  48-58
  5.1 引言  48-49
  5.2 接收前端的实现  49-58
    5.2.1 接收前端电路框图与各功能模块介绍  49-50
    5.2.2 各功能MMIC 的选取  50-52
    5.2.3 系统指标估算和方案的可行性分析  52-53
    5.2.4 接收前端系统的制作和装配  53-54
    5.2.5 接收前端系统的测试和结果分析  54-58
第六章结论  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
攻硕期间取得的研究成果  64-65

毫米波低噪声三通道接收机前端的研制

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