摘要论述了Ku波段雷达接纳机的作业原理进行了论述，并对规划计划与测验成果进行了剖析。Ku波段接纳机由低噪声变频单元、中频扩大、本振和电源4个独立单元组成。对各单元电路的规划进行了剖析，给出了元器件选型以及仿真成果。实验成果表明，Ku波段接纳机的噪声系数≤1．0 dB、增益≥55 dB、输入输出驻波，相位噪声杂散，镜像按捺等目标均满意实用技能要求，并依据测验成果对Ku波段接纳机部分目标提出了进一步优化的办法。
关键词雷达接纳机；噪声系数；增益
跟着现代调制体系的快速开展，无线频谱的运用率日益加剧，对接纳机的线性度、动态规模、灵敏度、抗干扰才能、习惯性等方面的功能和目标提出了越来越高的要求。这就要求现代通用接纳机在确保信号检测才能的前提下：尽可能地进步接纳机的线性度，使信号失真最小、误码率最低；尽可能地展宽接纳机的动态规模，使接纳机的习惯度更大、抗干扰才能更强。
1 作业原理
Ku波段雷达接纳机首要由低噪声混频单元，中频扩大单元，本振单元及电源部分组成，信号经天线接纳后首先进入低噪声扩大单元，对信号进行扩大，选频以及混频。之后进入中频扩大单元，对信号进行扩大，滤波和输出。接纳机电路原理框图如图1所示。
2 电路优化规划
2．1 低噪声变频单元规划
低噪声变频单元首要由低噪声扩大器、微带带通滤波器、射频扩大器和镜像按捺混频器组成。增益、噪声系数、带外按捺、镜像按捺度等是重要的目标，不仅是下变频技能，还有低噪声扩大器LNA的规划都是整个通讯体系的规划要点。
(1)低噪声扩大器。本接纳机的最前端是LNA，它的噪声决议了整机噪声系数；考虑到噪声目标要求较高，为减小输进口的损耗，故接纳机输入信号由波导口输入后不再加阻隔器，这就要求榜首级低噪声扩大器在确保本身噪声系数低的情况下，还应留意其输入端和波导口的驻波匹配。为确保整机噪声目标，低噪声扩大器不光要求噪声系数低，还要规划恰当的增益值，以下下降噪声扩大器后端给整机噪声目标带来的影响。在该接纳机低噪声扩大器单元，选用两级低噪声场效应管扩大，经过微波低噪声扩大器规划理论的核算，结合相应的微波软件进行优化仿真，仿真成果如图2所示。
依据仿真成果，低噪放增益25 dB，噪声系数0．7 dB；输入驻波1．8，输出驻波1．3；别的低噪放的安稳系数K值>1，确保了低噪放的安稳性。
(2)带通滤波器。在低噪声扩大器后边接有一个微带半波长滤波器，引进射频带通滤波器。射频信号经过低噪声扩大器后，经过带通滤波器选频按捺带外信号，有利于进步接纳信号的纯度和镜像按捺度，按捺带外信号及杂散信号，进步接纳机输出信号的纯度。
该类滤波器具有功能安稳、带外按捺度高、驻波比小等长处。别的，选用高介电常数的基片来减小滤波器的体积，并经过图形发生器进行照相制版来确保滤波器的一致性和可靠性。带通滤波器软件仿真成果如图3所示。
(3)变频电路。在该接纳机中，对镜像按捺度要求较高，除了挑选在低噪声扩大器后边加微带带通滤波器来按捺镜像信号外，还需要挑选镜像按捺混频器。在一般规划中，可以运用混频二极管组来完成镜像按捺混频器，这类混频器长处在于可调停性好、镜像按捺较高，可是反相阻隔稍差，体积较大；别的可以运用I／Q镜像按捺混频器，该类混频器一般选用国外出产的集成混频器单片，具有体积小、镜像按捺度和反相阻隔度高的特色。为简化电路，减缩整机体积，选用I／Q镜像按捺集成混频器单片。
混频器选用I／Q镜像按捺集成混频器，其功能目标比较优胜，可以满意接纳机运用。传输损耗8 dB；镜像按捺≥20 dB；本振和射频阻隔≥45 dB；本振和中频阻隔≥20；1 dB紧缩点输入功率14 dBm。选用该镜像按捺混频器，可以对镜像按捺添加20 dB。因为挑选的是低本振，可以完成频谱特性不倒置。
2．2 中频扩大单元规划
中频扩大单元首要由90°合成器、温敏衰减器、中频扩大器、中频带通滤波器等部分组成。
(1)中频扩大器。中频扩大选用两级RF公司的NBB-500单片扩大器，此单片扩大器封装体积小、运用电路简略、运用方便。NBB-500增益为18 dB，输出P-1为14 dBm，作业电压／电流为3．5 V／35 mA。NBB-500增益曲线如图4所示。
(2)温敏衰减器。在-40～+55℃的温度规模内有3 dB的增益改变，它随温度改变是反斜率的，即高温衰减量小，低温衰减量大；能较好地补偿接纳机射频链路的增益随温度改变的正斜率。
(3)中频滤波器。选用低通滤波器和高通滤波器级联来完成带通滤波器，中频带通滤波器插损1 dB，带外按捺≥40 dBc。
2．3 本振单元规划
本振单元输出信号的相噪、杂波按捺直接影响着接纳通道的功能目标。本振单元选用锁相结合倍频计划，其间参阅信号是经过在中频输出口添加低通滤波器输出得到。锁相环电路运用CRO系列超低相噪介质压控振荡器，将CRO的信号与参阅信号经过鉴相器构建锁相环路锁相，CRO输出频率为Fo／2。然后将锁相环输出的信号2次倍频后进行高通滤波输出。
在抱负情况下，锁相环内的典型相位噪声核算公式如下
L(fm)=L(fm)REF+20lg(fVCO／fREF) (1)
式中，L(fm)为单边带相位噪声；L(fm)REF为参阅源的相位噪声；fVCO为压控振荡器的频率；fREF为鉴相频率；fm为频偏。
依据上面公式核算，在输出频率为9．70 GHz时，环路内相位噪声的恶化值理论值为
20lg(fVCO／fREF)=20×lg970=60 dB (2)
影响本振源相位噪声目标首要因素有两个：参阅源的相位噪声L(fm)REF和本振频率与鉴相频率的比值fVCO／fREF。环路带宽外部的相位噪声值首要由CRO相位噪声决议，规划CRO频率为4 850 MHz，相位噪声为-105 dBc／Hz@10 kHz；-120 dBc／Hz@100 kHz；由此核算2倍频后相噪恶化值为20lg2=6 dB，本振可完成理论相噪为-99 dBc／Hz@10 kHz；-114 dBc／Hz@100 kHz。
核算2倍频后相噪恶化值为20lg2=6 dB。输出9．70 GHz信号的相位噪声为-74 dBc／Hz@100 Hz；-84 dBc／Hz@1 kHz；-94 dBc／Hz@10 kHz；-112 dBc／Hz@100 kHz。
3 测验成果与剖析
测验成果如表1所示。
由表1可知，Ku波段低噪声高增益LNB整机测验成果契合规划要求。但考虑到现在无线通讯体系的快速开展，技能目标要求不断进步，拟对以下目标进行改善，其间输出端驻波可参加阻隔器，因为噪声系数首要受前端波导转化、低噪声扩大器以及射频滤波器影响，射频滤波器处于级联体系第二级，对体系噪声影响显着，考虑对射频滤波器从头进行优化仿真，下降滤波器损耗，然后促进体系噪声系数优化。
4 结束语
Ku，K和Ka波段接纳机跟着近年来开展，现在Ku波段接纳机的重要开展方向是高功能、小型化和体系的安稳性。文中对从小型化接纳机研发的必要性，以及规划计划进行了描绘，经过实践测验成果对接纳机提出了优化改善思路。
