Ku波段卫星通信收发系统射频前端的研制

摘要

卫星通信是当今世界发展非常迅猛的一种通信手段，各个国家相继发射了工作在不同频段的卫星来满足自己的通信需求。上行6GHz，下行4GHz的C频段开发较早，雨衰较小，但空间资源比较拥挤，天线口径和终端设备体积也较大。由于目前Ku频段空中资源还比较宽松，天线口径较便于安装，所以工作在Ku频段的VSAT系统比工作在C频段VSAT系统发展速度要快。 卫星通信收发系统射频前端电路是卫星通信系统中的一个重要部件，本文主要介绍了一种Ku波段卫星收发系统射频前端电路的设计方法，其特点是高灵敏度，低噪声，低成本，结构简单，体积小。在收发机组成方案分析，链路计算及指标(如噪声系数)分配的基础上，结合理论计算和计算机仿真，给出了各单元电路(包括各个滤波器，低噪声放大器，混频器，倍频器等)的设计和仿真结果。根据设计的结果，制作了实验电路，并进行了测试。 本项目来源于赛英公司科研项目“Ku频段卫星通信地球站”，笔者在成都赛英科技有限公司进行了射频前端部分的研制。系统采用外部本振倍频同时供给发射和接收通道的结构设计，以实现整机的低成本和小体积。同时所有单元电路(除功放外)均采用了单管实现，并采用了平行耦合微带结构的滤波器，使整机结构紧凑。测试结果显示了整机低噪声，高灵敏度和较大动态范围。

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第一章绪论

第二章收发前端的方案设计

2.1接收前端电路的研制计划和方案

2.1.1接收机主要技术指标

2.1.2本设计中接收机的技术指标

2.1.3本设计中接收机的技术指标论证

2.2发射前端电路的研制计划和方案

2.2.1发射机主要技术指标

2.2.2本设计中接收机的技术指标

2.2.3本设计中发射机的技术指标论证

第三章倍频器的设计

3.1倍频器基础理论

3.1.1倍频器的分类

3.1.2倍频器的噪声和可能的不稳定性

3.1.3微波倍频器的实现途径

3.2微波有源倍频技术研究

3.2.1高电子迁移率晶体管

3.3微波有源五倍频器的电路仿真设计

第四章混频器的设计

4.1混频器的技术指标

4.2二极管混频原理

4.3 GaAs肖特基势垒二极管在混频器中的应用

4.3.1 GaAs肖特基势垒二极管工作原理

4.3.2 肖特基势垒二极管结构与电参数

4.3.3应用DMK2790进行混频器的设计

第五章低噪声放大器的设计

5.1低噪声放大器特点及指标

5.1.1 工作频率与带宽

5.1.2噪声系数

5.1.3增益

5.1.4放大器的稳定性

5.1.5输入阻抗匹配

5.1.6端口驻波比和反射损耗

5.2 Ku波段低噪声放大器的仿真设计

第六章功分器和功率放大器的设计

6.1功分器的设计

6.2功率放大器的设计

第七章滤波器的设计

7.1滤波器的主要技术参数

7.2平行耦合微带线带通滤波器的设计流程

7.3本系统中用到的滤波器的设计

第八章系统测试

8.1接收测试

8.2发射测试

结束语

参考文献

致 谢

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果