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微波通信机设与卫星高频接收前端电ppt

点击次数:更新时间:2018-10-15 01:41【打印】

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  第十讲 微波通信机设计与卫星高频接收前端电路分析 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)。 微波通信机设计 微波通信机简介 一个完整的微波通信机包括发信信道、收信信道和收、发终端信号处理设备等组成,这里我们要介绍的实际上只是微波发信信道与收信信道的设计,以下简称发射机和接收机,其结构如图10-1所示: 主要部件介绍 (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。 主要部件介绍 (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2~10mW,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。 系统主要技术指标 1、接收机的几个主要技术指标 (1) 选择性 接收机在指定频率或频段内接收本系统发送来的信号而不接收其它频率信号的能力称为选择性。选择性主要是靠接收机的通频特性来保证,用微波滤波器、中频滤波器来实现。 (2) 自动增益控制(AGC) 在微波通信中,信号是以视线传播,由于工作波长短,如下暴雨、暴雪都会导致空间传播的损耗的突变,另一方面作为通信机,它是一个产品应该适合不同用户的需要,而用户对通信机的输出信噪比有不同的要求。通信距离也有远有近,这必然会导致接收机的输入信号有较大的强弱变化,若太强则导致末级中放饱和失真,太弱则会因解调器功率输入不足而不能正常工作,为适应上述种种需要,所有通信系统对接收机的末级主中放都加有自动增益控制功能(AGC),即主中放当接收信号强时放大量减小,接收信号弱时放大量增加,使其输出保持在一个衡定值。一般AGC控制范围在40dB以上。另外,AGC范围越大,则接收机的动态范围也越大,对通信距离的适应性越广。 接收机的几个主要技术指标 接收机的几个主要技术指标 接收机的几个主要技术指标 (3) 灵敏度 另一方面,一个微波接收机是由多个单级电路组合起来的,因而每一个被级联的部件,我们都可以把它看成一个放大器,例如:隔离器、环行器、混频器等等也可以把它看成是增益小于1的放大器,我们知道一个n级的级联放大器,微波通信机设与卫星高频接收前端电ppt其总的噪声系数可表示为: (10-5) 其中:Kp1,Kp2…Kp(n-1)为各级的功率增益; N1,N2,…Nn为各级本身的噪声系数。 从式中可以看出,如果第一级的功率增益Kp1很大,那么第二项及其以后各项则很小而可以忽略,于是总的噪声系数NF仅由第一级的噪声系数N1决定。所以在接收机的设计中应尽量提高第二级的功增益,尽量降低第一级的噪声,以提高整机的接收灵敏度,与接收机输出信号的质量。 发射机的几个主要技术指标 (1)输出功率 发射机的输出功率大小是根据接收 机要求的输入功率、发送距离、工 作波长、收发天线的增益等因素来决定,如图10-4所示,功率为P0的信号由发送天线发向距发送天线为R的接收天线为发射天线为接收天线的增益;?为发送信号的工作波长。 如果不考虑其它因素的影响,则达到接收机最小可辨功率时,发射机必须发射的最小功率为: (10-7) (2)谐波抑制 对于发射机来说,谐波抑制尤为重要。这是因为如果有谐波存在,则它与信号一起经功率放大发射,而这些谐波将会干扰其它接收。

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