射频与微波电路设计卫星接收.pptx

《射频与微波电路设计卫星接收.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《射频与微波电路设计卫星接收.pptx（40页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1射频与微波电路设计卫星接收射频与微波电路设计卫星接收2微波通信机设计微波通信机设计n n微波通信机简介微波通信机简介n n一一个个完完整整的的微微波波通通信信机机包包括括发发信信信信道道、收收信信信信道道和和收收、发发终终端端信信号号处处理理设设备备等等组组成成，这这里里我我们们要要介介绍绍的的实实际际上上只只是是微微波波发发信信信信道道与与收收信信信信道道的的设设计计，以以下下简简称称发发射射机机和和接接收收机机，其其结结构构如如图图10-110-1所示：所示：图10-1 微波通信机框图图10-1为微波通信机的一个端站，它有收与发两支路组成，收与发可同时通过一个天线进行，所以这里的环

2、行器又称之为双工器。发射信号时，基带信号经调制器，中放，上变器，三腔滤波器，功放，五腔滤波器，再经环行器，由天线发向另一端站。另一端站发送来的信号由天线经环行器、三腔滤波器、，高放到达混频器，在混频器下变频后经前置中放、中频滤波器，主中放再送给解调器去解调输出。三腔滤波器高放前置中放中频滤波器主中放解调器AGC三腔滤波器五腔滤波器基带输出功放本振混频器泵源上变频器基带信号中放调制器第1页/共40页3主要部件介绍主要部件介绍n n(1)(1)环行器环行器n n环行器有三个口，如图环行器有三个口，如图10-210-2所示，它有这么一个特性，所示，它有这么一个特性，n n即即3 3口输入的功率从口输

3、入的功率从1 1口输出，而与口输出，而与2 2口隔离，口隔离，1 1口输入口输入n n的功率从的功率从2 2口输出，与口输出，与3 3口隔离，口隔离，2 2口输入的功率从口输入的功率从3 3口口n n输出，而与输出，而与1 1口隔离。环行器的插入损耗约口隔离。环行器的插入损耗约0.3dB0.3dB左右。左右。n n隔离端口的隔离度在隔离端口的隔离度在25dB25dB以上。以上。n n(2)(2)滤波器滤波器n n三三腔腔滤滤波波器器与与五五腔腔滤滤波波器器均均为为微微波波带带通通滤滤波波器器，它它们们分分别别有有三三个个谐谐振振腔腔和和五五个个谐谐振振腔腔组组合合而而成成，五五腔腔滤滤波波器器

4、的的选选择择性性优优于于三三腔腔滤滤波波器器，带带外外衰衰减减五五腔腔为为-35dB,-35dB,三三腔腔为为-25dB-25dB 左左右右，插插入入损损耗耗三三腔腔约约-1dB-1dB。五五腔腔约约-2dB-2dB。中中频频滤滤波波器器决决定定了了整整个个接接接收机的通频带宽，它要求在通带外的衰减大，矩形系数好。接收机的通频带宽，它要求在通带外的衰减大，矩形系数好。123第2页/共40页4主要部件介绍主要部件介绍n n(3)(3)混频器混频器n n混混频频器器使使用用变变阻阻二二极极管管，利利用用二二极极管管的的非非线线性性来来完完成成变变频频，一一般般性性能能较较好好的的混混频频器器有有平

5、平衡衡混混频频器器与与双双平平衡衡混混频频器器，其其本本振振输输入入功功率率约约210mW210mW，变变频频损损耗约耗约-4dB-4dB左右，噪声系数约左右，噪声系数约4-6dB4-6dB。n n(4)(4)上变频器上变频器n n上上变变频频器器与与混混频频器器相相似似，它它使使用用的的是是变变容容二二极极管管。利利用用结结电电容容对对所所加加电电压压的的非非线线性性变变化化来来实实现现频频率率变变换换。上上变变频频器器要要求求输输入入的的泵泵频频功功率率较较大大，一一般般为为15-15-25mW25mW，变频损耗约，变频损耗约-6dB-6dB左右左右n n(5)(5)微波功率放大器微波功率

6、放大器n n微微波波功功率率放放大大器器一一般般采采用用场场效效应应管管来来进进行行放放大大，它它在在保保证证功功率率输输出出的的前前提提下下还还必必须须有有良良好好的的线线性性度度，否否则则放放大大器器的的非非线线性性会会产产生生各各种种交交调调干干扰扰，即即等等效效于接收信号的门限载噪比恶化。于接收信号的门限载噪比恶化。第3页/共40页5系统主要技术指标系统主要技术指标n n1 1、接收机的几个主要技术指标、接收机的几个主要技术指标n n(1)(1)选择性选择性n n接接收收机机在在指指定定频频率率或或频频段段内内接接收收本本系系统统发发送送来来的的信信号号而而不不接接收收其其它它频频率率

7、信信号号的的能能力力称称为为选选择择性性。选选择择性性主主要要是是靠靠接接收收机机的的通通频频特特性性来来保保证证，用用微微波波滤滤波波器器、中中频频滤滤波波器来实现。器来实现。n n(2)(2)自动增益控制（自动增益控制（AGCAGC）n n在在微微波波通通信信中中，信信号号是是以以视视线线传传播播，由由于于工工作作波波长长短短，如如下下暴暴雨雨、暴暴雪雪都都会会导导致致空空间间传传播播的的损损耗耗的的突突变变，另另一一方方面面作作为为通通信信机机，它它是是一一个个产产品品应应该该适适合合不不同同用用户户的的需需要要，而而用用户户对对通通信信机机的的输输出出信信噪噪比比有有不不同同的的要要求

8、求。通通信信距距离离也也有有远远有有近近，这这必必然然会会导导致致接接收收机机的的输输入入信信号号有有较较大大的的强强弱弱变变化化，若若太太强强则则导导致致末末级级中中放放饱饱和和失失真真，太太弱弱则则会会因因解解调调器器功功率率输输入入不不足足而而不不能能正正常常工工作作，为为适适应应上上述述种种种种需需要要，所所有有通通信信系系统统对对接接收收机机的的末末级级主主中中放放都都加加有有自自动动增增益益控控制制功功能能（AGCAGC），即即主主中中放放当当接接收收信信号号强强时时放放大大量量减减小小，接接收收信信号号弱弱时时放放大大量量增增加加，使使其其输输出出保保持持在在一一个个衡衡定定值值

9、。一一般般AGCAGC控控制制范范围围在在40dB40dB以以上上。另另外外，AGCAGC范范围围越越大大，则则接接收收机机的的动动态态范范围围也也越越大大，对对通通信信距离的适应性越广。距离的适应性越广。第4页/共40页6接收机的几个主要技术指标接收机的几个主要技术指标第5页/共40页7接收机的几个主要技术指标接收机的几个主要技术指标第6页/共40页8接收机的几个主要技术指标接收机的几个主要技术指标n n(3)(3)灵敏度灵敏度n n另另一一方方面面，一一个个微微波波接接收收机机是是由由多多个个单单级级电电路路组组合合起起来来的的，因因而而每每一一个个被被级级联联的的部部件件，我我们们都都可

10、可以以把把它它看看成成一一个个放放大大器器，例例如如：隔隔离离器器、环环行行器器、混混频频器器等等等等也也可可以以把把它它看看成成是是增增益益小小于于1 1的的放放大大器器，我我们们知知道道一一个个n n级级的的级级联联放放大大器，其总的噪声系数可表示为：器，其总的噪声系数可表示为：n n (10-(10-5)5)n n其中：其中：K Kp1p1，K Kp2p2KKp(n-1)p(n-1)为各级的功率增益；为各级的功率增益；n n N N1 1，N N2 2，NNn n为各级本身的噪声系数。为各级本身的噪声系数。n n从从式式中中可可以以看看出出，如如果果第第一一级级的的功功率率增增益益K K

11、p1p1很很大大，那那么么第第二二项项及及其其以以后后各各项项则则很很小小而而可可以以忽忽略略，于于是是总总的的噪噪声声系系数数N NF F仅仅由由第第一一级级的的噪噪声声系系数数N N1 1决决定定。所所以以在在接接收收机机的的设设计计中中应应尽尽量量提提高高第第二二级级的的功功增增益益，尽尽量量降降低低第第一一级级的的噪噪声声，以提高整机的接收灵敏度，与接收机输出信号的质量。以提高整机的接收灵敏度，与接收机输出信号的质量。第7页/共40页9发射机发射机的几个主要技术指标的几个主要技术指标n n（1 1）输出功率）输出功率n n发射机的输出功率大小是根据接收发射机的输出功率大小是根据接收n

12、n机要求的输入功率、发送距离、工机要求的输入功率、发送距离、工n n作作波波长长、收收发发天天线线的的增增益益等等因因素素来来决决定定，如如图图10-410-4所所示示，功功率率为为P P0 0的的信信号号由由发发送送天天线线发发向向距距发发送送天天线线为为R R的的接接收收天天线线，那那么么接接收收天天线线所所收收到到的的功率为：功率为：n n(10-6)(10-6)n n其其中中：GG1 1为为发发射射天天线线的的增增益益；GG2 2为为接接收收天天线线的的增增益益；为为发发送送信信号号的的工工作波长。作波长。n n如如果果不不考考虑虑其其它它因因素素的的影影响响，则则达达到到接接收收机机

13、最最小小可可辨辨功功率率时时，发发射射机机必必须发射的最小功率为：须发射的最小功率为：n n(10-7)(10-7)n n（2 2）谐波抑制）谐波抑制n n对对于于发发射射机机来来说说，谐谐波波抑抑制制尤尤为为重重要要。这这是是因因为为如如果果有有谐谐波波存存在在，则则它它与与信信号号一一起起经经功功率率放放大大发发射射，而而这这些些谐谐波波将将会会干干扰扰其其它它接接收收机机，因因而而对对于于谐谐波波的的抑抑制制度度，尤尤其其是是对对临临近近频频道道的的抑抑制制度度必必须须优优于于60dB60dB以以上上。抑抑制制这这些些谐谐波波分分量量主主要要靠靠微微波波滤滤波波器器来来实实现现。所所以以

14、一一般般微微波波发发射射机机的的功功率率输输出电路中都加有三腔、五腔滤波器。出电路中都加有三腔、五腔滤波器。P0|R|Pr()发权图10-4第8页/共40页10大气对电波的衰减大气对电波的衰减n n大气对电波的衰减主要是云、雾、雨等小水滴对电波的热吸收以及水分子，氧分子对电波的谐振吸收，另一是云、雾、雨等小水滴对电波的散射，但这种衰减与工作波长有关，一般工作波长大于10厘米时，可以不予考虑，工作波长短于5厘米之后，应于考虑，由于计算相当复杂，经验数据在3厘米波段，40公里约衰减0.5dB。如果碰上大雨、暴雨、大雪等，则会衰减23dB，所以设计时必须考虑。第9页/共40页11天线天线n n在微波

15、通信中，一般使用抛物面天线，其增益与工作波长，天线口径面的大小有关，其估算公式如下：n n(10-8)n n其中：为工作波长；n n D为天线口径面的直径。第10页/共40页12系统设计系统设计n n1 1、设计步骤、设计步骤n n（1 1）根根据据实实际际的的通通信信距距离离与与接接收收机机输输出出信信噪噪比比的的要要求求，综综合合考考虑虑接接收收机机第第一一级级是是否否加加高高放放，如果信噪比要求高的场合，那么最好使用高放级。如果信噪比要求高的场合，那么最好使用高放级。n n（2 2）根根据据接接收收机机所所要要求求的的最最小小信信噪噪比比S S0 0/N/N0 0、接接收收机机带带宽宽

16、f f、高高放放噪噪声声系系数数N NF F，由由式式（10.810.8）算算出出天天线线必必须须输输送送给给接接收收机机输输入入端端口口的的最最小小功功率率P Prminrmin。然然而而指指标标所所要要求求的的信信噪噪比比是是接接收收机机必必须须达达到到的的最最小小信信噪噪比比，也也就就是是一一个个门门限限值值。实实际际工工作作时时往往往往要要比比这这个个指指标标高高，因因而而在在计计算算接接收收机机输输入入端端口口的的最最小小的的功功率率P Prminrmin时时，必必须须对对指指标标提提出出的的信信噪噪比比加加有有一一定定余余量量，一一般般为为520dB520dB。n n（3 3）解解

17、调调器器一一般般使使用用二二极极管管，为为使使二二极极管管能能正正常常工工作作，必必须须输输送送给给二二极极管管的的功功率率一一般般为为0dBm0dBm（即即1mW1mW），因因而而根根据据接接收收机机输输入入端端口口的的最最小小功功率率P Prminrmin与与输输送送给给二二极极管管的的功功率率0dBm0dBm即可推算出接收机各级的增益大小。即可推算出接收机各级的增益大小。n n（4 4）选定收发天线，由式（）选定收发天线，由式（10.810.8）估算出天线的增益。）估算出天线的增益。n n（5 5）根根据据收收发发天天线线的的增增益益，通通信信距距离离、工工作作波波长长和和接接收收机机的

18、的输输入入功功率率，由由（10.710.7）式式推推算算出出发射机应输出的功率发射机应输出的功率P P0 0。n n（6 6）估算，地理环境、大气等因素引起的对电波衰减分量。）估算，地理环境、大气等因素引起的对电波衰减分量。n n（7 7）由由第第（6 6）、第第（7 7）二二条条算算出出的的功功率率和和，就就是是发发射射机机实实际际应应输输出出功功率率，同同时时，由由这这一一功率便可推算出发射机中所有各部分的参数。功率便可推算出发射机中所有各部分的参数。第11页/共40页13系统设计系统设计n n2 2、设计实例：、设计实例：n n设计一个微波通信系统，具体指标如下：设计一个微波通信系统，具

19、体指标如下：n n工作频率：工作频率：10Gc 10Gc 通信距离通信距离4040公里，接收机带宽公里，接收机带宽2Mc2Mcn n中频频率：中频频率：70Mc 70Mc 接收机输出信噪比接收机输出信噪比S S0 0/N/N0 0 35dB35dBn n收、发抛物面天线口径收、发抛物面天线口径2 2米。米。三腔滤波器高放前置中放中频滤波器主中放解调器AGC三腔滤波器五腔滤波器基带输出功放本振混频器泵源上变频器基带信号中放调制器第12页/共40页14系统设计系统设计第13页/共40页15系统设计系统设计n n实际上接收机中所用的微波部件都为常规产品（是通过市场实际上接收机中所用的微波部件都为常规

20、产品（是通过市场可购置的），它们的插入损耗与增益都是统一规格化的，如可购置的），它们的插入损耗与增益都是统一规格化的，如图图10-510-5所示，环行器的插入损耗为所示，环行器的插入损耗为0.3dB0.3dB，三腔滤波器的插，三腔滤波器的插入损耗一般为入损耗一般为1dB1dB，高放增益为，高放增益为10dB10dB，混频器的变频损耗，混频器的变频损耗为为4dB4dB左右，而前中与混频器一般合做在一起，这里我们左右，而前中与混频器一般合做在一起，这里我们要求前中的增益为要求前中的增益为15dB15dB。选用中频滤波器为有源滤波器，。选用中频滤波器为有源滤波器，它担负接收机整机的通频带特性，同时选

21、取其增益为它担负接收机整机的通频带特性，同时选取其增益为5dB5dB。2、设计实例：根据上述计算的各参量来分配收发信机中各部分的指标：（一）接收机三腔滤波器高效前置中放中频滤波器主中放解调器AGC基带输出本振混频器0.3dB环行器1dB+10dB4dB+15dB+5dB0dB第14页/共40页16系统设计系统设计第15页/共40页17系统设计系统设计n n2 2、设计实例：、设计实例：n n用用一一张张收收信信载载频频图图可可以以简简单单明明了了地地表表征征接接收收机机的的特特性性。如如图图10-610-6所示。所示。n n从从图图10-610-6可可以以看看出出曲曲线线为为接接收收机机最最大

22、大门门限限输输入入功功率率时时间间情情况况，曲曲线线为为最最小小门门限限输输入入功功率率时时情情况况，也也就就是是说说只只要要接接收收机机的的输输入入功功率率在在 32.8dBm32.8dBm至至环行器+滤波器高放混频器前中中频滤波器主中放解调器2010010203040506070+23dBm32.851.772.834.15374.124.14364.128.14768.113.13253.18.12748.10dB72.8dBm之间，接收机信号的信噪比都能满足大于35dB。当发收距离为40公里时，由（3-6）可以算得电波在空间的传输衰减为71.7dB，那么在发送功率为23dBm的情况下，

23、接收天线收到的功率为：Pr=74.7+23=51.7dBm这样我们可以在载频图上画出一条曲线，从而可以了解各级的电平情况。图10-6 收信载频图第16页/共40页18系统设计系统设计n n2 2、设计实例：、设计实例：n n（二）发射机（二）发射机n n发发射射机机的的框框图图如如图图10-710-7所所示示，这这里里所所用用的的五五腔腔滤滤波波器器，三三腔腔滤滤波波器器，泵泵源源，上上变变频频器器也也都都为为商商品品化化产产品品，其其插插入入损损耗耗如如图图标标注注，其其中中上上变变频频器器的的变变频频损损耗耗为为6dB6dB（相相对对泵泵源源功功率率而而言言），这这里里我我们们取取泵泵源源

24、输输出出功功率率为为+13dBm+13dBm（即即20mW20mW），则上图我们可以推算出功率放大器的增益，即：），则上图我们可以推算出功率放大器的增益，即：n n23=0.3 2+K23=0.3 2+Kp p 1 6+13 1 6+13n nK Kp p=19.3dB =19.3dB 取取K Kp p=20dB=20dB即能满足要求即能满足要求五腔滤波器基带信号0.3dB2dB23dBm功率放大器三腔滤波器上变频器中放调制器1dB6dB+5dB泵源+13dBmKp第17页/共40页19系统设计系统设计n n（二）发射机n n发信载频电平图中放上变频三腔滤波器功放五腔滤波器+12.3dBm+6

25、.3dBm+5.3dBm+25.3dBm+23.3dBm0第18页/共40页2012GHz卫星接收机高频头电路分析卫星接收机高频头电路分析GOSPELL GKF-3300C的外观图第19页/共40页21卫星电视接收系统概述卫星电视接收系统概述n n卫卫星星作作为为一一个个宇宇宙宙台台转转发发器器转转发发电电视视信信号号，实实现现大大面面积积电电视视覆覆盖盖的新技术，这就是卫星电视广播。的新技术，这就是卫星电视广播。n n通通信信卫卫星星（如如C C波波段段的的4GHz4GHz卫卫星星），主主要要用用于于通通信信，也也可可用用于于转转发发电电视视信信号号。但但由由于于转转发发器器功功率率小小、频

26、频率率不不够够高高，所所以以抛抛物物面面天天线口径大，造价高，只能用于集体接收方式。线口径大，造价高，只能用于集体接收方式。n n直直播播卫卫星星（如如KuKu波波段段的的12GHz12GHz卫卫星星），转转发发器器功功率率大大、频频率率高高，接收天线口径小，可用作家庭个体接收方式。接收天线口径小，可用作家庭个体接收方式。n n卫卫星星电电视视接接收收系系统统由由三三部部分分组组成成：天天线线、高高频频头头、接接收收机机，见见图图10-910-9。n n图图10-9 10-9 卫星电视接收系统结构框图卫星电视接收系统结构框图n n天线通常采用抛物面天线，口径大小视用途而定：天线通常采用抛物面天

27、线，口径大小视用途而定：n n家用型：家用型：1.01.01.5 M1.5 Mn n中转电视台站：中转电视台站：4.04.010.0 M10.0 Mn n国际通信站：国际通信站：10.010.030.0 M30.0 Mn n天线口径越大，天线增益越大，接收、转播的电视信号质量越高。天线口径越大，天线增益越大，接收、转播的电视信号质量越高。第20页/共40页22高频头高频头n n高高频频头头直直接接挂挂在在天天线线上上，对对接接收收到到的的微微波波信信号号进进行行放放大大，再再下下变变频频到到1GHz1GHz左左右右的的中中频频（9509501450MHz1450MHz），然然后后经经过过中中放

28、放送送到到接接收收机机，避避免免了了微微波波直直接接在在电电缆缆中中传传输输的的损损耗耗。高高频频头头增增益益一一般般在在60dB60dB左左右右。室室外外的的高高频频头头和和室室内内接接收收机机之之间间用用7575电电缆缆连连接接。由由于于高高频频头头已已有有足足够够的的增增益益，因因此此二二三三十十米米长长电电缆缆线线引引起起的的中中频频损损耗耗对对整整机机灵灵敏敏度度影影响响很很小小。接接收收机机对对高高频频头头送送来来的的中中频频信信号号进进行行变变频频，使使之之成成为为电电视视频频道道的的变变频频信号，送入电视机。信号，送入电视机。n n10.2.2 10.2.2 高频头简介。高频头

29、简介。直流送入微波输入波导-微带转换低噪声放大混频中频放大本机振荡稳压中频输出接馈源 图10-10高频头系统结构框图第21页/共40页23高频头高频头n n高高频频头头的的构构成成主主要要有有以以下下几几部部分分：波波导导-微微带带转转换换器器，低低噪噪声声放放大大器器，混混频频器器，中频放大器。各部件的功能如下：中频放大器。各部件的功能如下：n n1 1、波波导导微微带带转转换换器器：波波导导微微带带转转换换器器的的作作用用是是将将馈馈源源中中所所接接收收到到的的微微波波信信号号通通过过小小天天线线、同同轴轴线线耦耦合合到到微微带带低低噪噪声声放放大大电电路路中中。转转换换器器的的驻驻波波比

30、比必必须须很很低，否则接收到信号将被反射，等效于接收信号被衰减，增加整机噪音。低，否则接收到信号将被反射，等效于接收信号被衰减，增加整机噪音。n n2 2、低低噪噪音音放放大大器器：低低噪噪音音放放大大器器在在任任何何微微波波接接收收系系统统中中都都处处于于前前端端位位置置，这这是是因因为为微微波波系系统统的的噪噪音音系系数数基基本本上上取取决决于于前前级级放放大大器器的的噪噪音音系系数数，所所以以低低噪噪音音放放大大器器是是接接收收系系统统中中相相当当重重要要的的部部件件。微微波波集集成成电电路路放放大大器器绝绝大大部部分分采采用用微微带带电电路路构构成成输输入入匹匹配配电电路路，级级间间匹

31、匹配配电电路路和和输输出出匹匹配配电电路路。其其中中微微波波晶晶体体管管放放大大器器输输入入匹匹配配电电路路的的任任务务就就是是把把微微波波晶晶体体管管呈呈现现的的复复数数阻阻抗抗变变换换为为信信源源实实数数阻阻抗抗（50 50 ohmohm的的电电阻阻性性源源阻阻抗抗）。对对于于低低噪噪声声放放大大器器，则则以以噪噪声声最最低低为为设设计计出出发发点点。级级间间匹匹配配电电路路的的基基本本任任务务是是使使后后级级微微波波管管输输入入阻阻抗抗与与前前级级微微波波管管输输出出阻阻抗抗匹匹配配，以获得较高增益。输出匹配电路把微波管复数输出阻抗匹配到负载实数阻抗以获得较高增益。输出匹配电路把微波管复

32、数输出阻抗匹配到负载实数阻抗5050。n n3 3、本本地地振振荡荡器器：由由于于高高频频头头一一般般置置于于室室外外，环环境境温温度度变变化化很很大大，为为了了获获取取足足够够稳稳定定的的本本机机振振荡荡频频率率稳稳定定度度，又又要要使使结结构构简简单单，一一般般采采用用介介质质振振荡荡器器，这这样样的的振荡器稳定度很高。振荡器稳定度很高。n n4 4、混混频频器器：高高频频头头内内的的低低噪噪音音放放大大器器已已有有40dB40dB以以上上的的增增益益，因因此此对对混混频频器器的的噪噪音音和和变变频频损损耗耗没没有有要要求求。为为了了简简化化电电路路，大大多多使使用用单单管管混混频频，并并

33、在在混混频频器器前前端端加上微带式带通滤波器，由于镜频距离较远，该滤波器比较容易实现。加上微带式带通滤波器，由于镜频距离较远，该滤波器比较容易实现。n n5 5、中频放大器：、中频放大器：中频频率低一些，可以使用分立器件。中频频率低一些，可以使用分立器件。第22页/共40页24GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n1 1、主要指标：、主要指标：接收所有单极化接收所有单极化/双极化双极化KuKu波段卫星信号波段卫星信号 Excellent DRO and gain flatness Excellent DRO a

34、nd gain flatness 双输出双输出/四输出四输出 输入频率范围输入频率范围:12.2512.75GHz:12.2512.75GHz F/D F/D 比比:0.6:0.6 Conversion gain:55 dB(Typ)Conversion gain:55 dB(Typ)输入波导截面输入波导截面:waveguide WR-75:waveguide WR-75 极化隔离度极化隔离度:20 dB(Typ):20 dB(Typ)噪声噪声:0.6dB(Typ):0.6dB(Typ)增益平坦度增益平坦度:+/-1dB/36 MHz:+/-1dB/36 MHz Image rejection

35、:45 dB(min)Image rejection:45 dB(min)本振频率本振频率:11.3GHz:11.3GHz 本振频率稳定度本振频率稳定度:+/-2.5MHz-40 to+60 degrees Celsius:+/-2.5MHz-40 to+60 degrees Celsius 输出频率范围输出频率范围:9502150MHz:9502150MHz 输出功率输出功率 (at 1dB gain compression):0dB(min)(at 1dB gain compression):0dB(min)输出接口输出接口:75ohms F type female:75ohms F ty

36、pe female 操作温度操作温度:-40 to+60 degrees Celsius:-40 to+60 degrees Celsius 第23页/共40页25GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n2 2、外形结构：、外形结构：n n图图10-1410-14是是GOSPELL GKF-3300CGOSPELL GKF-3300C的外观图。的外观图。第24页/共40页26GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n合，将正交极化的信

37、号分别送入各自的第一级低噪音放大器，合，将正交极化的信号分别送入各自的第一级低噪音放大器，再经第二级放大器，镜像滤波器，混频器，介质振荡器，中再经第二级放大器，镜像滤波器，混频器，介质振荡器，中频滤波电路，中频放大电路输出，外围电路主要是偏置电路，频滤波电路，中频放大电路输出，外围电路主要是偏置电路，极化选择电路。极化选择电路。图10-15高频端的内部电路图(除去屏蔽罩)3、电路板与电路框图将GOSPELL GKF-3300C的外壳打开，并去掉屏蔽罩，就可以看到一个完整的典型的高频头电路板，如图10-15。从馈源可以看到信号通过两个相互正交的小天线耦第25页/共40页27GOSPELLGOSP

38、ELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路第26页/共40页28GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n具体电路框图见具体电路框图见10-1610-16。n n图图10-16 10-16 高频端结构框架图高频端结构框架图n n下面对图下面对图10-1510-15各个模块进行讨论。各个模块进行讨论。第27页/共40页29GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n4 4、低噪音放大器、低噪音放大器n n低低噪噪音音

39、放放大大器器主主要要由由输输入入匹匹配配电电路路、放放大大器器、输输出出匹匹配配电电路路、偏偏置置电电路路等等四四部部分分组组成成，见见图图10-1710-17。其其中中输输入入匹匹配配电电路路影影响响LNALNA的的噪噪音音系系数数，输输出出匹匹配配电电路路关关系系到到LNALNA的的增增益益和和稳稳定定度度，偏置电路决定放大器的工作状态。偏置电路决定放大器的工作状态。第28页/共40页30GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n4、低噪音放大器n n实际电路板见图10-18。隔值电容直流偏置四分之一开路线第一

40、级低噪音场效应管输入匹配四分之一高阻线级间匹配第29页/共40页31GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n5 5、功率放大器、功率放大器n n结构上和低噪结构上和低噪音放大器一样，音放大器一样，但是部件的功但是部件的功能有点不一样。能有点不一样。在功率放大器在功率放大器中，输入匹配中，输入匹配不是按照最小不是按照最小噪音系数来设噪音系数来设计的，而是按计的，而是按照最佳匹配来照最佳匹配来处理的，就是处理的，就是说输入匹说输入匹输出匹配输出匹配四分之一波长的开路线四分之一波长的高阻线第二级低噪音场效应管源极接地直

41、流偏置配的目的就是使得S11最小，输出匹配是按照共扼匹配来处理的，这样可以使得输出功率最大。偏置电路决定功率放大器的工作状态，如工作于甲类或乙类功放等。实际电路板见图10-19。第30页/共40页32GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n6、抑制镜像滤波器n n实际电路板见图10-20。n n这是一个固定结构的发夹型带通滤波器第31页/共40页33GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n7 7、介质振荡器、介质振荡器n n从从振振

42、荡荡器器的的版版图图可可知知，该该振振荡荡器器源源极极接接地地，振振荡荡信信号号由由漏漏极极输输出出，介介质质谐谐振振器器置置于于漏漏极极和和栅栅极极之之间间，它它作作为为带带通通滤滤波波器器，通通过过它它的的反反馈馈形形成成振振荡荡。漏漏极极的的锥锥形形微微带带线线做做阻阻抗抗匹匹配配用用。栅栅极极所所接接电电阻阻是是为为了了消消除除寄寄生生振振荡荡，并并与与源源极极一一起起构构成成自自偏置电路。偏置电路。图10-21 介质振荡器电路结构图第32页/共40页34GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n7 7、介

43、质振荡器、介质振荡器四分之一波长开路线微带耦合线场效应管G极S极四分之一波长开路线场效应管馈电介质（DRO）D极第33页/共40页35GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n8 8、混频器、混频器n n对对于于场场效效应应管管，i id d和和v vgsgs之之间间呈呈现现非非线线性性，高高频频信信号号从从栅栅极极加加入入，本本振振信信号号从从漏漏极极输输入入，则则可可以以利利用用沟沟道道电电阻阻的的非非线线性性特特性性实实现现混混频频。这这种种电电路路可可利利用用栅栅漏漏极极之之间间的的隔隔离离，高高频频信信号

44、号直直接接加加入入栅栅极极，经经放放大大后后再再与与漏漏极极输输入入的的本本振振信信号号相相混混，故故称称它它为为漏漏极极混混频频器器。其其原原理理图图见见10-2410-24。实实际电路见图际电路见图10-2510-25。图10-24 混频器物理模型(共漏极混频)第34页/共40页36GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n8、混频器混频输入匹配（G）场效应管单管混频本振信号输入（D）G极偏振输入本振信号四分之一波长线、隔离本振泄漏中频输出S极接地图10-25混频器实际电路第35页/共40页37GOSPELLG

45、OSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n9 9、中频放大器、滤波器、中频放大器、滤波器n n利利用用两两个个三三极极管管作作为为放放大大器器，因因为为该该高高频频端端的的中中频频频频率率有有1000MHz1000MHz左左右右，还还是是挺挺高高的的，带带通通滤滤波波器器由由直直接接制制作作在在印印刷刷电路板上的电感和分布电容组成，电路框图见图电路板上的电感和分布电容组成，电路框图见图10-2610-26。第36页/共40页38GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n n9 9、中频放大器、滤波器、中频放大器、滤波器n n实际电路见图实际电路见图10-2710-27。第37页/共40页39GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路n nkuku波段高频头整体电路图。波段高频头整体电路图。第38页/共40页40GOSPELLGOSPELL3300C ku3300C ku波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路波段高频头电路第39页/共40页