Ku波段收发通道的设计与实现

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射频前端收发组件是无线通信系统的核心组件,随着时代的发展,人们对收发组件的需求量剧增,同时对收发组件的性能要求也越来越高。近年来,MMIC(单片微波集成电路)的技术得到了快速发展,上变频、下变频模块以及本振模块可以集成于一片芯片之上,但是在工作频率较高与功率增益较大时,单片系统的稳定性不高,而军工类产品对电路的稳定性以及指标参数要求较高,因此目前军工类的收发组件还是以模块化为主。本文设计了一款Ku波段的多通道收发组件,首先通过对比收发机基本结构的特点,选择了合适的收发机结构,再进行芯片选型、合理的链路规划与腔体布局,最后进行电路设计、PCB版图绘制、实物加工以及对收发组件的调试,验证了方案的可行性。收发组件的1路宽带发射通道为1.35GHz上变频至15~17GHz输出,带内波动≤2d B,带内杂波抑制≥55d Bc,带外杂波抑制≥40d Bc,输出信号功率达23d Bm。收发组件的12路窄带接收通道为15~17GHz下变频至275MHz输出,接收增益达42d B,通过加可控衰减器的方式确保链路的瞬时动态≥50d B,在混频器前加入设计的微带带通滤波器,用于抑制镜像频率,链路的噪声系数≤8d B,带内平坦≤±1.5d B,12条链路在设计上电长度、器件保持一致,确保通道之间的幅度一致性≤±2d B,相位一致性≤±50°,通过加物理隔离的金属墙体这一物理手段以及在供电线路和控制线路上增加射频隔离器件的方式,降低通道之间的串扰,确保通道隔离度≥40d B。收发组件的1路宽带接收通道为15~17GHz下变频至1.35GHz输出,有80MHz、240Mhz两种输出信号带宽模式,通过开关切换,小信号增益为42d B,噪声系数≤8d B,射频镜像抑制≥45d B,带内平坦度≤±1.5d B,具有60d B的瞬时动态。收发组件重量为1.9Kg,功耗约60W,在高温工作环境温度70℃的情况下,经过散热分析,在协议要求的时间内,能够稳定工作,经过电磁兼容设计,一方面,收发组件本身产生的电磁辐射干扰及其通过电源线信号线的传导干扰不影响周围电子设备的正常工作,另一方面,收发组件处于较强的电磁干扰环境下仍能可靠工作。
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