Ka波段接收前端的设计

1 引言

随着电子信息技术的飞速发展，接收前端电路的集成度不断提高，同时功能也日益丰富和复杂。Ka波段接收前端技术是新一代通信卫星的关键技术，也是我国需要突破的关键技术之一 。此项技术研究对我国的新型通信卫星的研发具有重要意义。由于Ka波段接收机具有频率高、信息容量大、抗干扰性强等特点，目前我国的新型通信卫星多采用该项技术。因此，研制高性能的Ka波段接收组件迫在眉睫。

2 系统组成及工作原理

该组件主要由射频通道、混频、中频通道三个功能单元组成。射频通道的主要功能是：将射频信号进行线性放大，然后由滤波单元抑制镜像频率、带外杂波，避免干扰信号消耗混频器的动态范围，并减少到达混频器的噪声。射频信号经下变频后进入中频通道。中频通道的主要功能是：滤除本振泄漏及本振、射频的高次混出的杂波。将有用信号进行线性放大。组件原理框图如图1所示：

图1 Ka波段变频组件原理框图

组件各部分指标分配如下表1：

表1 组件各部分指标

3 电路设计

3.1 系统设计

在此组件中，低噪声放大器看成为第一级，而后面的混频接收部件可看成为第二级，前级低噪声放大器的增益必须足够高，才能抑制掉后级噪声的影响。为兼顾噪声系数、动态范围两个指标，低噪放的增益在30dB左右较为合适。整个通道设计了增益余量及可调衰减器，便于后期整机系统调试时信道增益的调整。

在不考虑镜频噪声时，接收机的噪声系数可以用如下公式计算：

式中，Nf——放大器整机噪声系数

Nf1,Nf2,Nf3——分别是第1，2，3级的噪声系数

G1,G2——分别是第1，2级功率增益

由上表可以计算出整机指标：

整机增益：29.5dB

整机噪声系数：3.25dB

整机线性上限：-24dBm

3.2 射频单元设计

射频单元由两级低噪放芯片和镜像抑制滤波器级连而成。前级低噪放采用我所自行研制的低噪放芯片。镜像抑制滤波器位于两级低噪放之间，既可以滤除带外杂波，也能改善匹配。