射电望远镜射频前端的设计与研究

发布时间：2017-09-27 01:25

  本文关键词：射电望远镜射频前端的设计与研究

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【摘要】：射电望远镜是接收天体射电波辐射的设备,它主要由定向天线和高灵敏接收机组成。而射频前端接收电路是提高其灵敏度和分辨率的重要组成部分。射频接收端把定向天线接收到的射电波信号进行滤波、放大、下变频,并通过自动增益控制,最终得到稳定中频信号,供后续电路处理识别。 本文通过比较几种常见的射频前端结构,分析各自拓扑结构及功能特点,最终确定本射频前端电路设计的总体方案：采用一次变频超外差式结构,使用两个数控衰减器,分别放置于混频器电路前后,通过ARM模块控制衰减器衰减数值完成系统增益自我调节,有效扩大系统动态范围,避免输入信号过大而造成器件非线性失真。在详细分析射频前端电路重要组成模块：低噪放、本振、数控衰减器、检波器和ARM控制模块的基础上,对接收链路进行系统仿真,验证该设计方案的可行性。 将各个模块组合链接,辅以必要的滤波器和匹配电路,对整个接收系统进行调试与改进,得到测试结果：本振信号输出频率为935MHz,输出功率为-0.2dBm,相位噪声为-84.76dBc/Hz@1KHz、-91.3dBc/Hz@10KHz、-100.1dBc/Hz@20KHz;链路输入信号中心频率在750MHz,带宽为100MHz,功率范围在-90dBm～50dBm,通过该射频前端电路变为中心频率在185MHz,功率在0dBm(波动不超过2dB)的稳定中频信号,当输入信号功率为-100dBm,由于系统增益增大,考虑到100MHz带宽内底噪的影响,导致系统锁定时输出功率降低在-9.38dBm～7.42dBm之间。实测结果表明,整个射频前端有效带宽为100MHz,增益可达100dB,动态范围为50dB,噪声系数为2.45dB,带内波动为2dB,输出1dB压缩点为30.34dBm。
【关键词】：射频前端 本振 自动增益控制 超外差式
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH743
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 高灵敏接收机前端的研究现状9-11
• 1.3 论文主要内容和结构安排11-12
• 2 高灵敏接收机射频前端的理论基础12-23
• 2.1 高灵敏接收机射频前端结构12-18
• 2.1.1 超外差式结构12-13
• 2.1.2 镜像抑制结构13-15
• 2.1.3 零中频与低中频结构15-17
• 2.1.4 数字中频结构17-18
• 2.2 高灵敏接收机射频前端技术指标18-23
• 2.2.1 噪声系数18-19
• 2.2.2 灵敏度19-20
• 2.2.3 线性度20-21
• 2.2.4 功率增益及动态范围21-22
• 2.2.5 其他指标22-23
• 3 高灵敏接收机射频前端系统方案的设计23-31
• 3.1 射频前端设计指标要求23-24
• 3.2 射频前端设计结构选择24
• 3.3 射频前端中频规划设计24-25
• 3.4 射频前端整体方案的设计25-31
• 3.4.1 电路顺序的设计25-27
• 3.4.2 原理图与版图的设计27-31
• 4 高灵敏接收机射频前端关键模块的设计和实现31-57
• 4.1 低噪放电路的设计31-34
• 4.2 下变频电路的设计34-47
• 4.2.1 混频器电路的设计34-38
• 4.2.2 本振电路的设计38-47
• 4.3 自动增益控制电路的设计47-54
• 4.4 射频前端验证电路的设计54-57
• 5 高灵敏接收机射频前端关键模块与整体电路的测试57-74
• 5.1 测试相关仪器及测试平台57-59
• 5.2 低噪放模块的测试59-64
• 5.3 本振的测试64-67
• 5.4 射频前端总链路的测试67-72
• 5.5 射频前端验证电路测试72-74
• 6 总结与展望74-75
• 参考文献75-77
• 申请学位期间的研宄成果及发表的学术论文77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 徐建,孙大有;无线接收机RF前端研究[J];东南大学学报(自然科学版);2000年03期

2 张云飞,孙景斌,曾继东;接收机的射频前端设计[J];电子产品世界;2001年19期

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本文编号：926888