項目要求的主要性能指標
1.性能指標要求(1)輸入頻率：11 7 12.75GHz
(2)噪聲系數(shù)：NF≤0.8dB
(3)增益：G=55±5dB
(4)鏡像抑制：≥30dB
(5)本振標稱頻率：10.75 GHz_1MHz
(6)本振穩(wěn)定度：f±2MHz
(7)載波互調(diào)比：>140 dB
(8)增益穩(wěn)定度：≤0.5 dB
(@/36MHz)
(9)輸出頻率：950~2000MHz
(10)一本振泄露電平：≤-50dBmW
(11)本振相位噪聲：
≥60dB(@/1KHz)
≥85dB(@/10KHz)
≥100dB(@/100KHz)
(12)使用電壓范圍：10--20V
2.結(jié)構(gòu)要求樣品腔體采用鋁壓鑄件，腔體表面采用噴塑工藝處理。
3.環(huán)境適應(yīng)要求(1)溫度要求
高頻頭工作溫度范圍一40℃—+60℃
(2)濕度要求
高頻頭在相對濕度5%一l00%的環(huán)境條件中應(yīng)能正常工作：
(3)大氣壓要求
高頻頭在以下大氣壓條件下的環(huán)境中應(yīng)能正常工作：86-106KPa
Ku波段雙饋源高頻頭的基本工作原理及系統(tǒng)框圖
1. 基本工作原理Ku 波段高頻頭也稱Ku波段下變頻器，其將衛(wèi)星傳輸?shù)南滦行盘柦?jīng)過天線聚集放大后傳送到LNB饋源波導(dǎo)輸入，再通過耦臺探針(或耦合微帶傳輸線)輸入到高頻放大器，經(jīng)低噪聲放大器放大后，通過帶通鏡像頻率抑制濾波器選擇所需頻段的P.F信號.再和本振信號混頻差頻出中頻信號，輸出信號通過電纜送入衛(wèi)星接收機完成QPSK解調(diào)和MPEG一2解碼工作.以A/v信號的模式提供給電視機。用戶可以通過控制信號選擇所需要的兩顆衛(wèi)星上任意一個星上的信號。
Ku波段雙饋源高頻頭主要單元電路設(shè)計
1. 場效應(yīng)管低噪聲放大器(FET LNA)
在設(shè)計一個放大器電路時，需要考慮到的特性很多，但最重要的是穩(wěn)定性、功率增益、噪聲系數(shù)、輸出功率、輸入和輸出電壓駐波比、動態(tài)范圍、功率增益帶內(nèi)平坦度等。本產(chǎn)品的低噪聲放大器采用的是NEC公司的NE4210S01場效應(yīng)管低噪聲放大器。場效應(yīng)管低噪聲放大器的作用是放大從腔體饋源饋入的微弱的信號。
(1) 第一級F盯LNA的設(shè)計
該電路處于高頻頭有源電路的最前端，因此采用最佳噪聲匹配。通常，任意有噪聲兩端口網(wǎng)絡(luò)可以用接在無噪聲兩端口網(wǎng)絡(luò)輸入端的一個噪聲電壓源和一個噪聲電流源來表示。假女Il電路以電壓噪聲為主.則采用一個高的源阻抗會使傳輸?shù)脑肼曅盘栕钚?，假如以電流噪聲為主，則連接一個低的源阻抗會使傳輸?shù)脑肼曅盘栕钚?。當兩種噪聲源同時存在時，從電路的最小噪聲系數(shù)將得出一個特定的源導(dǎo)納(或源阻抗)，稱之為最佳源導(dǎo)納。利角史密斯圓圖可以給出輸入導(dǎo)納或阻抗平面上的等噪聲系數(shù)圓。我們用下面的關(guān)系式來描述噪聲系數(shù)是如何偏離最小值而增加的：
F2Fmin+lKn/Gs】Ys-YoI
式中，F(xiàn)=噪聲系數(shù)，F(xiàn)min=最小噪聲系數(shù)，Rn=等效噪聲電阻，Yo=給出最小噪聲系數(shù)的最佳源導(dǎo)納=Go+jBo,Ys=源導(dǎo)納。
多級級聯(lián)放大器的噪聲系數(shù)計算公式如下：
NF=NFl+(NF2—1)，Gl+((NF3—1)/Gl G2+….
從以上的公式可知，第一級放大器的噪聲系數(shù)對整個高頻頭產(chǎn)品的噪聲系數(shù)的大小會起到一個決定性的作用。
我們采用的微波電路板材是羅杰斯公司的高性能電路Rogers板材，其介電常數(shù)是3.38-+0 05，厚度是0.5mm，損耗角正切是0.0027。我們使用先進的微波電路仿真軟件ADS進行優(yōu)化仿真，再通過精心的調(diào)試，經(jīng)過幾次試驗調(diào)試。最后達到了我們的設(shè)計要求，高頻頭的整機噪聲小于0.8dB，如下圖所示：
2.微帶帶通濾波器的設(shè)計(1)帶通濾波器的主要技術(shù)指標：
①通帶邊界頻率與通帶內(nèi)衰減、起伏
②阻帶邊界頻率與阻帶衰減
(2)微帶帶通濾波器的設(shè)計步驟
我們采用ADS軟件來設(shè)計該濾波器，設(shè)計步驟包括：
① 原理圖繪制
②電路參數(shù)的優(yōu)化、仿真
③版圖的仿真等
根據(jù)軟件仿真設(shè)計的結(jié)果繪制電路版圖，并加工成電路板。我們對加工好的電路進行調(diào)試，再通過軟件進行仿真，再調(diào)試，經(jīng)過幾次的反復(fù)仿真、譯試，使其滿足我們的設(shè)計要求。
我們設(shè)計的帶通濾波器達到的主要指標如下：
①通帶頻率：11.7——l2.75GHz
②通帶內(nèi)衰減小于3dB
③通帶內(nèi)起伏小于ldB
④阻帶衰減大于30dB
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