K波段卫星通信低噪声下变频器研究

摘要

随着经济的发展和社会的进步，传统的波段（C和Ku）带宽有限，已不能满足日益增长的市场需求。频率较高的K波段，不仅具有比较宽的可用带宽，而且卫星天线的增益较传统波段高。因此，在保证天线增益值不变的前提下，K波段卫星天线可制造得更加小巧轻便，从而方便拆卸和携带。因此K波段卫星通信技术成为目前工业界研发的重点。本项目研究的K波段收发机作为卫星通信系统中重要的射频单元，在卫星通信系统中发挥着不可替代的作用。
　　无线收发机可以实现收发双工，包括上变频和功率放大部分（简称BUC）以及低噪声放大和下变频部分（简称LNB），本论文的研究对象为K波段无线收发机的LNB部分，即应用于K波段无线通信的低噪声下变频器。
　　本论文首先介绍了低噪声下变频器的基本原理和设计指标，然后分别介绍了低噪声下变频器中有源电路和无源电路的设计，其中无源电路部分的设计包括波导转微带结构、带通滤波器（要求镜像抑制度大于35dBc）以及混频器；有源部分包括低噪声放大器（要求单管增益大于11dB）、介质振荡器（18.25GHz）、直流偏置电路。之后，论文对每一子部分电路的设计原理、参数及设计方法进行了详细论述，并且借助Ansys公司的HFSS软件和Keysight公司的ADS软件对各个部分的射频参数进行了仿真分析。在组装成整机后，通过矢量网络分析仪N5247A测量了低噪声下变频器噪声系数和增益等相关参数。下变频到中频测试结果显示，低噪声下变频器噪声系数典型值低于1.6dB，增益高于56dB，已经达到相关产品设计要求。

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第一章 绪论

1.1 LNB研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本论文的结构和主要内容安排

第二章 LNB总体方案设计

2.1 LNB架构介绍

2.2 LNB的结构参数和设计指标

2.3 LNB方案设计

2.4主要指标定义及指标分配

2.5本章小结

第三章 微波无源电路设计

3.1波导-微带转换

3.2带通滤波器

3.3无源混频器

3.4本章小结

第四章 低噪放和振荡器设计

4.1低噪声放大器（LNA）设计

4.2介质振荡器设计

4.3直流偏置设计

4.4本章小结

第五章 低噪声下变频器的整机测试

5.1测试情况概要

5.2测试结果分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

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