X波段下变频器的设计与实现

发布时间：2020-06-09 22:56

【摘要】：随着智能手机、平板电脑等产品的普及和无线通信技术的发展,频段稀缺问题已日益凸显出来,特别是在较低频段出现的频段拥堵现象,已成为遏制无线通信发展的最大问题,因此研发高频段微波设备是解决问题的必然选择。X波段(8GHz~12GHz)是一个重要的微波频段,主要作为军用频段而使用,因为其干扰小、数据传输能力强,在雷达、制导、遥感探测、电子对抗等领域有广泛使用。收发系统是无线通信系统的重要组成部分,影响其性能好坏的核心部件为变频器。几乎所有的收发系统都必须通过变频器进行射频信号和中频信号的转换,这种处理方式使用在包括现代通信、雷达、导航、遥感和电子对抗等系统中。因此研究X波段变频器很有必要,同时也是研究一个热点。本论文的研究内容是设计和制造一款X波段的下变频器。其主要功能为:将9.35GHz~9.85GHz的输入信号下变频为1.25GHz~1.75GHz的输出信号。同时要求其噪声、相位噪声、带内波动等电性能指标优于现有相关频段变频器。本文首先介绍了变频器相关的基本理论和实现方式,包括锁相频率源、混频器、放大器和滤波器。为了便于分析和调试,根据模块化设计思想将下变频器分为本振模块和变频通道模块上下两个模块。本振模块采用取样锁相环方式实现,输入参考信号,产生稳定的8.1GHz本振信号。变频通道模块将输入信号放大、通过本振信号参与下变频至L波段、进一步放大、滤波输出中频信号。对单个器件进行设计或选型,通过仿真软件对整个链路优化和估算,最后结合产品外形完成电路具体设计。其设计难点主要在于如何实现LNA的低噪声和增益平坦度的要求。采用平衡式放大器结构匹配输入输出端口,幅度均衡器的结构来使其增益平坦度达到并超过了指标的要求。X波段下变频器尺寸为110mm×80mm×40mm,-40℃~+70℃温度范围下测试主要指标为:输入输出电压驻波比1.4,增益47.5dB,带内波动≤±0.3dB,噪声系数2.2dB,带内杂散-65dBc,本振8.1GHz相位噪声-74dBc/Hz@100Hz、-91dBc/Hz@1KHz、-112dBc/Hz@10KHz、-122dBc/Hz@100KHz。下变频器测试结果表明所有指标均完全满足本课题的研制要求。
【图文】：

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本文编号：2705377