毫米波低噪声三通道接收机前端的研制

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1毫米波特点及应用

1.2微波、毫米波集成电路的发展

1.3国内外发展动态

1.3.1国内动态

1.3.2国外动态

1.4本课题的主要工作

第二章基础理论

2.1微波毫米波电路设计理论

2.1.1集总参数和分布参数

2.1.2微波毫米波信号与低频交流及直流信号的比较

2.2传输线理论

2.2.1传输线概述

2.2.2毫米波主要传输线简介

2.2.3传输线方程及其解

第三章接收前端系统的指标分析与方案设计

3.1接收机前端简介

3.2接收前端主要技术指标分析

3.2.1噪声系数

3.2.2灵敏度

3.2.3动态范围和交调失真

3.2.4选择性

3.3接收机前端结构分析

3.3.1可调谐射频接收机

3.3.2直接变频接收机

3.3.3超外差接收机

3.4接收机前端方案的制定

3.4.1接收机前端方案设计

3.4.2方案的特点

第四章无源电路的设计

4.1波导-微带过渡

4.1.1波导-探针-微带过渡结构的理论分析

4.1.2波导-探针-微带过渡的设计与仿真

4.2微带扇形功分器

4.2.1扇形功分器的理论分析

4.2.2微带扇形三路功分器的设计

4.3微带镜频抑制滤波器

4.3.1镜像抑制滤波器简介

4.3.2微带镜频抑制滤波器的设计

第五章接收前端系统的实现

5.1引言

5.2接收前端的实现

5.2.1接收前端电路框图与各功能模块介绍

5.2.2各功能MMIC的选取

5.2.3系统指标估算和方案的可行性分析

5.2.4接收前端系统的制作和装配

5.2.5接收前端系统的测试和结果分析

第六章结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果