w波段宽带接收机的研究关键部件设计

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1、1引言硕士学位论文配，降低了对射频段低噪放的要求，提高了整体的灵敏度。但是，由于本振的存在，在多通道的情况下会出现中频干扰。图1．1外差式接收机结构框图图1．2直检式接收机结构框图对直检式结构来说，它通过大增益放大和检波直接完成了对信号的处理，简化了整体系统的结构，节约了成本。同时，由于没有加入本振，减少了互耦的影响。但是，在高频段的大增益放大器容易产生自激，影响整体系统的稳定性。另外，由于增益不能进行多级分配，直检式的接收机的灵敏度会受到较大影响。尽管外差式与直检式有着如此那样的缺点，但是它们所拥有的优点也为它们在不

2、同的应用背景上找到了合适的位置。外差式接收机常用于对灵敏度、系统稳定性要求较高的场合，而直检式接收机则常用于对物理空间要求较为苛刻、探测目标距离较近的情况。1993年10月，CurtisC．Ling和GabrielM．Rebeizt2】提出了一种工作在94GHz的平面单脉冲接收机，它的结构中包含了一个本振以及4个性能一致的谐波混频器。该接收机内部结构的连接采用了平面共面波导、开槽线以及共面带状线来实现。并且，通过将所有的电路结构集成在一块基片上，实现了结构紧凑、成本较低、对恶劣环境的抵抗力较高等要求，一般应用于空中防撞

3、系统。1998年，SanjayRaman，N．ScottB破er【3】等人设计了一种W波段单脉冲雷达接收机。它的基片选择的是介质透镜基片，信号的输入通过共面波导馈电的开槽环天线来实现，天线后级与一个谐波混频器相接。受益于开槽环天线，该接收机能做到两个正交的双接收，或者多接收极化模式。相较于之前的同种设计，该接收机的性能有了较大的提升，但是小型化的要求却还是没能满足。2002年，Y．Shoji和K．Hamaguchi以及H．Ogawa[4】等人设计实现了一种毫米波自差收发系统。为了舍弃成本上不实用的稳频技术，他们通过使发

4、射机在同一时间内发射射频调制信号和本振信号，再在接收机中，采用二乘法检测技术对信号进行检测，凭借此方法，他们成功地在系统中构建了一个稳定的、并且相位噪声较低的传输链路。在此设2硕士学位论文W波段宽带接收机的研究计中，该接收机结构简单、成本相对低廉，实现了小型化和低成本。2002年，南京理工大学的汪敏【5】等人研究了8rni／1频段的弹载用直检式接收机，取得了一些喜人的成果，该接收机采用的是阵列形式的电路结构。2002年，中科院的李靖【6】等人研究了一种W波段毫米波辐射计，该系统采用了单边带超外差体制。整个系统工作在91

5、～93GHz，总噪声系数低于8．7dB，并拥有0．6K的灵敏度，适用于星载。2007年，DenisNotel和JohannHuck[7】等人研究了一种工作于94GHz的毫米波成像系统，该系统可以用于探测藏匿的武器。该系统有4个通道，每个通道都采用外差式接收机，并分别集成在单独的MMIC上。单一通道内的接收机结构有开关、两个低噪放、一个平衡混频器、一个本地振荡器以及一个中频放大器。具体性能为：当本振的输入功率设定在．5dBm时，接收机会有10dB的变频增益，同时，有4dB的噪声。2008年，SeanT．Nicolson，

6、PascalChevalier,BernardSautreuil[引等人研究了一种工作在W波段的单片集成收发组件。该组件采用了SiGe异质结双极晶体管，所应用的场所为多普勒雷达以及毫米波成像。1．3本设计研究的主要内容在直检式接收机中，低噪放以及检波器的重要性不言而喻；而在外差式接收机中，混频器起到了至关重要的作用。由此，本文针对两种不同类型的接收机中的重要部件进行研究，确立了本文的主要内容：第一章，叙述了W波段接收机的应用背景及国内外研究状况，并对本文的研究内容作了说明。第二章，对低噪放的原理及技术指标进行论述，并对

7、W波段的低噪放作相关设计。第三章，对检波器的原理及技术指标进行论述，并对W波段的检波器作相关设计。第四章，对混频器的原理及技术指标进行论述，并对W波段的混频器作相关设计。第五章，阐述W波段接收机系统中无源过渡组件的有用性，并作相关设计。第六章，对W波段接受机的重要模块的测试。第七章，总结与展望。本论文要设计组件指标分别如下所示：W波段直检式接收机组件：低噪放：增益>35dB，噪声系数<4dB；检波器：电压灵敏度>500mV／mW。W波段外差式接收机组件：低噪放：增益>15dB，噪声系数<4dB；混频器：变频损耗<10d

8、B。2W波段低噪放大器设计硕士学位论文W波段低噪声放大器设计在设计具体的低噪放之前，本文对要实现的低噪放有以下考虑：在本文中，低噪放放置于接收机的最前端，所以为了系统整体考虑，它的噪声系数NF必须控制在最小的地步。低噪放拥有一定的增益，从系统角度来考虑，其增益大小需要根据后级组件的要求而灵活调整，所以其增益最好是可调节的。低噪声放