微波通信机设计与卫星高频接收前端电.ppt

本讲座分两部分，10.1微波通信机设计，本 节虽然针对矩形波导电路系统的，但其设 计原则对微带电路系统设计也是适用的。 对通信系统设计有兴趣的读者还可参阅 “complete wireless design”第九章。 10.2结合 12ghz卫星接收机高频头电路板分析微波接 收机电路。有关卫星地面接收设备的一般 介绍见 “微波集成电路 ”（国防工业出版社， 1995）第 16章（ ref.10-1）。 (1) 环行器 环行器有三个口，如图10-2所示，它有这么一个特性， 即3口输入的功率从1口输出，而与2口隔离，1口输入 的功率从2口输出，与3口隔离，2口输入的功率从3口 输出，而与1口隔离。环行器的插入损耗约0. 3db左右。 隔离端口的隔离度在25db以上。 (2) 滤波器 三腔滤波器与五腔滤波器均为微波带通滤波器，它们分别有三 个谐振腔和五个谐振腔组合而成，五腔滤波器的选择性优于三 腔滤波器，带外衰减五腔为-35db,三腔为-25db 左右，插入损耗 三腔约-1db。五腔约-2db。中频滤波器决定了整个接接收机的 通频带宽，它要求在通带外的衰减大，矩形系数好。 (3) 混频器 混频器使用变阻二极管，利用二极管的非线性来完成变频，一 般性能较好的混频器有平衡混频器与双平衡混频器，其本振输 入功率约210mw，变频损耗约-4db左右，噪声系数约4-6db。 (4) 上变频器 上变频器与混频器相似，它使用的是变容二极管。利用结电容 对所加电压的非线性变化来实现频率变换。上变频器要求输入 的泵频功率较大，一般为15-25mw，变频损耗约-6db左右 (5) 微波功率放大器 微波功率放大器一般采用场效应管来进行放大，它在保证功率 输出的前提下还必须有良好的线性度，否则放大器的非线性会 产生各种交调干扰，即等效于接收信号的门限载噪比恶化。 ( ) gospell gkf-3300c的外观图 高频头直接挂在天线上，对接收到的微波信号进行放大，再下 变频到1ghz左右的中频（9501450mhz），然后经过中放送到 接收机，避免了微波直接在电缆中传输的损耗。高频头增益一 般在60db左右。室外的高频头和室内接收机之间用75电缆连 接。由于高频头已有足够的增益，因此二三十米长电缆线引起 的中频损耗对整机灵敏度影响很小。接收机对高频头送来的中 频信号进行变频，使之成为电视频道的变频信号，送入电视机 。 10.2.2 高频头简介。 2、外形结构： 图10-14是gospell gkf-3300c的外观图。 合，将正交极化的信号分别送入各自的第一级低噪音放大器， 再经第二级放大器，镜像滤波器，混频器，介质振荡器，中频 滤波电路，中频放大电路输出，外围电路主要是偏置电路，极 化选择电路。 图10-15高频端的内部电路图(除去屏蔽罩 ) 3、电路板与电路框图 将gospell gkf- 3300c的外壳打开， 并去掉屏蔽罩，就可 以看到一个完整的典 型的高频头电路板， 如图10-15。从馈源可 以看到信号通过两个 相互正交的小天线耦 具体电路框图见10-16。 图10-16 高频端结构框架图 下面对图10-15各个模块进行讨论。 4、低噪音放大器 低噪音放大器主要由输入匹配电路、放大器、输出匹配电路、 偏置电路等四部分组成，见图10-17。其中输入匹配电路影响 lna的噪音系数，输出匹配电路关系到lna的增益和稳定度， 偏置电路决定放大器的工作状态。 5、功率放大器 结构上和低噪音放 大器一样，但是部 件的功能有点不一 样。在功率放大器 中，输入匹配不是 按照最小噪音系数 来设计的，而是按 照最佳匹配来处理 的，就是说输入匹 配的目的就是使得s11最小，输出匹配是按照共扼匹配来处理 的，这样可以使得输出功率最大。偏置电路决定功率放大器的 工作状态，如工作于甲类或乙类功放等。实际电路板见图10-19 。 7、介质振荡器 从振荡器的版图可知， 该振荡器源极接地，振 荡信号由漏极输出，介 质谐振器置于漏极和栅 极之间，它作为带通滤 波器，通过它的反馈形 成振荡。漏极的锥形微 带线做阻抗匹配用。栅 极所接电阻是为了消除 寄生振荡，并与源极一 起构成自偏置电路。 7、介质振荡器 图10-24 混频器物理模型(共漏极混频) 图10-25 混频器实际电路 9、中频放大器、滤波器 利用两个三极管作为放大器，因为该高频端的中频频率有