陶长亚（1.电子信息测验技能安徽省要点实验室，安徽 蚌埠 2330062.我国电子科技集团公司第41研讨所，安徽 蚌埠 2330063.中电科仪器仪表（安徽）有限公司，安徽 蚌埠 233006）
摘 要：为了对5G毫米波通讯信号进行测验，本文运用锁相技能、混频技能、滤波技能和功率操控技能规划出一种宽带毫米波TR组件，通过实践测验，一切目标都达到了规划要求。并成功用于5G信号归纳测验仪中，完成了5G频段24.25 GHz～30 GHz的通讯信号测验。
要害词：TR组件 5G 毫米波 本振源
基金项目：电子信息测验技能安徽省要点实验室项目，由安徽省“三重一创”项目赞助，国家科技严重专项（2017ZX03001020）
0 导言
关于TR组件的规划，已有很多人做了深化的研讨[1-4]。可是关于5 G毫米波TR组件研发的文献却很少。5 G通讯信号具有毫米波、大带宽等的特色。为了对5 G信号进行测验，本文规划出一种5 G毫米波TR组件，并成功用于5 G信号归纳测验仪中，完成了5 G频段24.25 GHz～30 GHz的通讯信号测验。
1 计划规划
1.1 规划目标
频率规模：24.25 GHz～30 GHz
功率输出规模：-90 dBm～10 dBm
功率输出步进：1 dB
调制带宽：200 MHz
剖析带宽：200 MHz
1.2 规划计划
本规划计划的原理框图如图1所示。关于上行发射通道，中频基带模块发生的0.25 GHz～6 GHz中频基带信号通过开关挑选，通过衰减、扩大等功率调整与12 GHz点频低相噪本振2次谐波混频取得24.25 GHz～30 GHz的5G通讯频段信号，通过滤波、功率调整后发射出去。关于下行接纳通道，24.25 GHz～30 GHz的5 G通讯信号功率调整后与12 GHz点频低相噪本振2次谐波混频取得0.25 GHz～6 GHz的中频信号，运用滤波器滤波后经功率调整、开关挑选送给中频基带模块进行解调剖析。
2 要害电路规划
2.1 通道规划
TR组件通道规划计划原理框图如图2、3所示。关于6 GHz以下5G频段的0.25 GHz～6 GHz带宽200 MHz上行发射信号，由中频基带模块输出给TR组件，本规划计划选用隔离度高达60 dB的开关HMC849挑选上行发射通道。通过衰减器A-0805-C-03DB和扩大器FGB-1509A功率调整后输入到混频器的RF端口。TR组件中混频器选用具有谐波混频功用的谐波混频器HMC264，射频频率规模是21 GHz～31 GHz，本振频率规模是10.5 GHz～15.5 GHz，中频频率规模是DC～6 GHz。挑选谐波混频器可以使规划的本振频率相对较低，本计划中本振源的频率为12 GHz。6 GHz以下5G频段的0.25 GHz～6 GHz带宽200 MHz上行发射信号通过混频取得24.25 GHz～30 GHz带宽200 MHz的毫米波频段信号。运用腔体滤波器滤除无用的信号后输入给高增益扩大器HMC263进行功率扩大。因为输出功率规模要求是-90 dBm～10 dBm，输出功率步进是1 dB，所以上行发射通道数控衰减器挑选HGC242，每个衰减器最大衰减规模是31.5 dB，衰减步进量是0.5 dB，选用4个器材级联的方法完成-90 dBm～10 dBm功率输出要求。为了防止上、下行信号相互影响，毫米波输入、输出端口运用环形器衔接。关于下行接纳通道，24.25 GHz～30 GHz带宽200 MHz的毫米波频段5 G信号由收发端口经环形器输入给30 dB数控衰减器，通过衰减、扩大等功率调整后与12 GHz点频本振进行谐波混频得到0.25 GHz～6 GHz中频信号，运用6 GHz低通滤波器滤除本振、射频及交调。运用开关挑选切换输出给中频基带模块进行信号解调剖析。
2.2 本振源规划
本振源选用双环锁相计划，其原理框图如图4所示。
本振模块为TR收、发模块供给变频所需的本振信号。5G毫米波TR组件的相噪目标首要取决于本振模块，依据上、下行通道规划计划的要求，本振频点确定为12 GHz。相位噪声是-110 dBc/Hz@10 kHz。为了完成高本振低相噪，本振源计划选用双环结构，辅佐环供给8.8 GHz点频用于混频，运用基波混频完成频率向下搬移，减小主环因为倍频效应带来的相噪恶化。
主环的相位噪声-110 dBc/Hz@10 kHz，辅佐环的相位噪声应满意＜-113 dBc/Hz@10 kHz。为了满意辅佐环的相噪目标，本计划选用低相噪频率合成器芯片HMC440作为辅佐环整数分频及鉴频鉴相器。该器材的归一化底噪为-233 dBc/Hz。假定锁相环芯片的底噪对相位噪声的影响起主导作用，环路带宽内的相噪可以用下式进行预算 [5] 。
PN=PDnoisefloor+10logfPD+20log(fo/fPD) （1）
其间，PDnoisefloor表明鉴相器归一化噪声基底，PNfr表明鉴相频率，fo表明锁相环输出频率。
PN=-233+10log(100 × 106)+20log(8800/100)=-114dBc （2）
假定参阅信号的底噪对相位噪声的影响起主导作用，环路带宽内的相噪可以用下面的公式进行预算
PN=PNfr+20log(fo/fPD) （3）
其间，PNfr表明参阅信号的相噪。
PN=-160+20log(8800/100)=-121dBc （4）
依据上面的预算，相位噪声彻底可以满意规划目标。
选用100 MHz高鉴相频率，规划三级不同带宽的环路滤波器，运用三级环路滤波器级联的方法对主环路中发生的相位噪声、谐波、杂散等高频重量进行滤波。
3 测验成果
依据本计划规划的5G毫米波TR组件经调试后安装到5G信号归纳测验仪中并对其进行测验，一切目标都满意规划要求。
4 定论
本计划运用锁相技能、混频技能、滤波技能和功率操控技能规划出一种宽带毫米波TR组件，通过实践测验，一切目标都达到了规划要求。并成功用于5 G信号归纳测验仪中，完成了5G频段24.25 GHz～30 GHz的通讯信号测验，具有较好的使用价值。
参阅文献：
[1] 黄建. 毫米波有源相控阵TR组件集成技能[J].电讯技能,2011,51(2):1-6.
[2] 季帅，张慧锋，严少敏，潘栓龙. 根据MCM技能的X波段四通道TR组件规划[J].火控雷达技能，2015,44 (2):73 -77.
[3] 祁华,张世文.L波段双通道TR组件规划[J].现代导航,2018,4(2):119-123.
[4] 张志鸿. Ka波段TR部件的研讨与规划.[硕士学位论文].成都.电子科技大学,2011.
[5] 周建,张玉兴. Ku波段低相噪频率源的研发[J].现代电子技能,2007,30(23):85-87.
（注：本文来源于科技期刊《电子产品世界》2020年第06期第68页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。）
