FM航空两波段接收机制作(效应实验用的Ka波段正交解调接收机的研制)

Ka波段是目前应用较为成熟的典型毫米波波段。以35 GHz为中心频率的毫米波大气传输损耗相位对最小，相关器件技术最成熟，成本也较低，适合作为效应实验研究的典型频段[6？7].从相关公开文献的报道可以看出，在该频段工作的大多数接收机采用多级变频超外差系统，然后在较低的中频频率下进行模拟正交解调或直接中频数字采样[8？[12]20 .根据效果实验的研究要求，选择单级毫米波下变频方法，不考虑像频干扰。同时，为了便于波形和频谱的观测，这里选择了模拟正交解调法。1.1方案设计

接收机主要分为两部分：采用毫米波前端超外差变频和零中频正交解调，级联方案，如如图1所示。毫米波前端包括三个基本环节：低噪声放大、毫米波下变频和中频滤波放大。零中频包括三个基本环节：功率分配、正交混频以及视频滤波和放大。

图1接收机的工作原理为了满足测试要求，毫米波前端的三个链路独立于对，设计，每个链路通过同轴适配器直接相连。其中，由于工作频率高，低噪声放大器与混频器之间的连接部分采用2.92 mm的K型接头连接，以减少连接损耗，其余部分采用形状记忆合金接头连接。根据上述设计思想和输入输出信号的参数要求，给出了如图2号所示的毫米波前端电路参数指标分布图。

图2毫米波前端设计图。零中频正交解调模块的设计原理图见如图3。

图3 正交解调， 零中频设计图

本文采用高度集成的ADL5382解调芯片完成本振相移和正交混频功能。解调器ADL5382的工作频带为700~2 700兆赫，转换增益约为4分贝，正交解调相位精度为0.2，幅度精度为0.5分贝，输出波形的最大幅度为2伏。经过进入接收机后，射频信号通过隔离器，防止反射引起的振荡。之后，经巴伦被转换成差分信号，并且进入解调器执行正交混频。输出信号经经巴伦，后转换成单端信号，输出到下一级视频滤波放大模块，最后输出合适的正交视频信号。1.2模拟计算

ADS软件可以用来对整个接收机进行对行为级系统仿真，从而提前了解接收机的整体工作状况[13]。图4是根据设计参数建立的接收器的行为水平模型。

图4接收机行为级仿真模型。该模型可以模拟连接线各环节信号的具体波形和频谱，并通过各处理环节获得信号的变化。接收器的正交解调输出模拟图如如图5所示。从波形图可以看出，两个通道之间的相位差为90，具有正交关系，输出频率可以达到1 MHz。

2组件制作和接收机性能测试经过器件选择、电路级仿真设计、版图加工、腔体加工、器件焊接和调试等一系列开发过程，最终制作出Ka波段低噪声放大器、Ka波段混频器、L波段中频放大器和L波段零中频正交解调模块，如图如图6所示。

这些部件通过相应的适配器连接，并增加相关的毫米波本振动源和中频本地振动源，以建立如图7(a)所示的Ka波段正交解调接收机测试场地。在对，接收机主要通过射频信号的直接注入进行测试，即35千兆赫的连续波和脉冲信号分别由毫米波输出

图7(b)示出了通过接收器的正交解调后由示波器测量的脉冲信号的波形。两个通道的波形相差仅90，这是一种正交关系，与上述仿真结果一致。图7(c)从另一个角度示出了两个通道之间的正交关系，即，当信号正交时，它示出了波器x? Y输出状态正好是一个圆。

图5由接收机正交解调输出模拟的图图6接收机各部件的物理图

图7接收机性能测试

结论本文在现有接收机系统和硬件结构的基础上，结合毫米波前端超外差变频和零中频正交解调级联方案，设计开发了一种典型的Ka波段正交解调接收机

经过测试，该接收机可以工作在以35千兆赫为中心频率的Ka频段，工作带宽大于256兆赫，在整个工作频段内瞬时正交解调带宽为1兆赫。该接收机将用于对对典型毫米波雷达接收机在复杂电磁环境下的效果进行实验研究，满足相关指标要求。