L波段数字微波发射机射频前端研究

摘要

发射机是发射电磁信号的设备，是决定电子系统性能的重要设备，在我们的生活中扮演着重要的角色。随着现代军事、国防及无线通信事业的发展，移动通信、雷达、制导武器和电子对抗等电子系统对发射机提出了越来越高的要求。现代通信体制对发射机的要求侧重于高纯频谱及线性度。 本课题正是进行的数字微波发射机射频前端的研究与实现。在本数字微波发射机中，数字信号经过信源编码、信道编码及QPSK调制变成中频信号，调制的中频信号经过两次上混频成为L波段的射频信号，接着进行放大、滤波。本发射机采用间接变频发射方案，以便能够比较方便地滤除和频(或差频)以及不可避免的本振信号馈通。一部分信号通过定向耦合器分接出去，耦合信号经过放大、检波产生可变增益放大器的控制信号，通过自动电平控制电路维持适当的发送输出电平。驱动放大器放大信号到一个可以接受的输入量级以驱动功率放大器，放大后的射频信号被传送到天线分离滤波器进行滤波，最后通过天线发射出去。 本文首先介绍了发射机系统的结构并进行了指标分析，然后介绍了发射机系统设计和本振频率源设计方法。接下来详细叙述了本课题所采用的方案，各模块功能的实现以及实际设计中遇到的困难，最后给出了系统的最终测试结果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1无线发射机简介

1.1.1直接变频发射机

1.1.2间接变频发射机

1.2本项目研发概况

1.3论文章节安排

第二章发射机指标分析

2.1噪声分析

2.1.1噪声来源

2.1.2噪声系数

2.1.3发射机噪声

2.2线性度分析

2.2.1 1dB压缩点

2.2.1互调失真

2.3发射机发射频率、发射功率和效率

2.4发射机本振频率稳定性

2.5发射机频谱纯度和带外抑制

2.6发射机可靠性分析

第三章发射机系统设计

3.1发射机结构设计

3.2自动电平控制设计

3.2.1利用PIN二极管实现自动增益控制

3.2.2利用VGA可变增益放大器实现自动增益控制

3.3滤波器设计

3.3.1归一化低通滤波器

3.3.2半波长谐振器平行耦合带通滤波器

3.4功率放大器设计

3.4.1放大器的工作状态及效率

3.4.2匹配技术

3.4.3功放线性化技术

3.4.4保护电路设计

第四章锁相环频率合成

4.1锁相环的基本原理

4.1.1鉴相器

4.1.2压控振荡器

4.1.3环路滤波器

4.2锁相环的线性相位分析

4.3锁相环系统的相位噪声分析

4.4锁相环频率合成

4.4.1基本锁相环频率合成器

4.4.2变模分频锁相频率合成器

第五章L波段数字微波发射机射频前端研究

5.1发射机系统的主要技术指标

5.2发射机射频前端的系统结构

5.3系统方案可行性论证

5.3.1系统线性度指标

5.3.2本振频率源相位噪声指标

5.3.3带外抑制及杂散辐射指标

5.3.4发射频率、发射功率和效率

5.4本振频率源的设计与实现

5.4.1频率合成器

5.4.2环路滤波器

5.4.3输出放大部分

5.4.4单片机数字控制部分

5.5混频和放大电路设计

5.6滤波器的设计与实现

5.6.1 LC带通滤波器设计

5.6.2发夹型微带带通滤波器设计

5.7ALC电路设计

5.7.1可变增益放大器(VGA)

5.7.2检波电路

5.7.3定向耦合器设计

5.8腔体设计

5.9存在的问题与改进措施

5.9.1调试中出现的问题与改进措施

5.9.2系统总体设计与调试过程中应该注意的问题

第六章实物及系统测试结果

6.1实物及测试设备

6.1.1实物照片

6.1.2测试设备

6.2测试结果

6.2.1本振频率源相位噪声测试结果

6.2.2滤波器测试结果

6.2.3发射机线性度测试

6.2.4 ALC范围测试结果

6.2.5发射机杂散测试结果

结束语

致谢

参考文献

附录

攻读硕士期间取得的成果