C波段與K波段收發(fā)前端關鍵技術及應用研究.pdf

1、C波段和K波段無線通信、射頻識別及民用雷達近年來得到越來越廣泛的應用。本文結合工程需求，針對C波段及K波段收發(fā)前端中高性能頻率合成器等關鍵技術，提出了合理的設計方案，研制成功了5.8GHz頻率源、2ASK調制器、C波段射頻收發(fā)鏈路及中頻電路、24GHz頻段掃頻源及發(fā)射鏈路、高靈敏度接收鏈路等電路模塊，并進行了K波段FMCW雷達測距實驗研究。本文的研究工作主要包括以下兩大方面:
　　1、C波段收發(fā)前端關鍵模塊研究:
　　(1)

2、C波段頻率源模塊:基于單環(huán)整數(shù)分頻鎖相方案，設計了C波段頻率源模塊。該模塊基于集成了小數(shù)與整數(shù)分頻器、鑒頻鑒相器和壓控振蕩器的頻率合成器芯片MAX2870設計，參考信號由高穩(wěn)定度的溫補晶振產生，具有小型化、高頻率分辨率、高頻率穩(wěn)定度和低相噪的特點。頻率源實測結果如下:5.8GHz信號輸出功率為1.2dBm，雜散抑制度高于58dBc，相位噪聲約為-98.07dBc/Hz@100KHz;5.84GHz信號輸出功率為0.83dBm，相位噪聲約

3、為-99.31 dBc/Hz@100KHz。
　　(2)C波段發(fā)射鏈路:本發(fā)射鏈路集成2ASK調制器，2ASK調制易于硬件實現(xiàn)和集成，適合集成在數(shù)據(jù)傳輸量相對較小的ETC發(fā)射前端。調制深度是本2ASK調制器的主要考核指標，為實現(xiàn)高調制深度，本電路采用兩級壓控衰減器HMC973LP3芯片級聯(lián)，基帶ASK信號同時控制兩級壓控衰減器壓控端，實現(xiàn)工作頻率覆蓋0.5～6.0GHz，最大50dB的調制深度的2ASK調制器。末級發(fā)射功放采用Sk

4、yworks公司高輸出功率放大器芯片SE5017L，最大發(fā)射功率27dBm。
　　(3)C波段前端接收鏈路:接收鏈路采用超外差式接收機系統(tǒng)方案。為實現(xiàn)接收前端接收靈敏度達到-80dBm，鏈路最大增益大于65dB，接收鏈路射頻部分采用兩級低噪聲放大器級聯(lián)，其中第二級低噪具有旁路功能，通過接收功率檢測電路控制第二級低噪放旁路來實現(xiàn)射頻電路自動增益控制。中頻電路采用兩級自動增益控制(AGC)電路方案，實現(xiàn)高達50dB動態(tài)范圍中頻AGC電

5、路，保證接收鏈路在輸入信號電平在-80dBm～0dBm范圍內，接收鏈路處于線性狀態(tài)，輸出中頻信號功率電平在-1dBm±10dB范圍內。通過調整AGC反饋電路濾波參數(shù)，可解決AGC電路對ASK調制信號的反調制問題。
　　2、K波段收發(fā)前端關鍵模塊研究:
　　(1)K波段頻率源模塊:采用小數(shù)分頻鎖相環(huán)方案，設計了K波段LFMCW頻率源模塊。該模塊基于小數(shù)頻率合成芯片HMC703與集成了壓控振蕩器的收發(fā)芯片BGT24MTR11設計

6、，參考信號由低相噪的外部晶振提供，使能HMC703的頻率斜坡來產生LFMCW波形，具有高頻率分辨率、高頻率穩(wěn)定度、高掃頻線性度、低相噪、可靈活設置頻率掃描參數(shù)等特點。該頻率源實測結果如下:點頻24GHz處的相位噪聲約為-81.1 dBc/Hz@100KHz;點頻24.125GHz處相位噪聲約為-81.9dBc/Hz@100KHz;實現(xiàn)信號掃描頻率范圍24GHz～24.125GHz。
　　(2)K波段發(fā)射鏈路:K波段發(fā)射鏈路包含收發(fā)

7、集成芯片BGT24MTR11中的發(fā)射功放和功放后級的K波段巴侖。發(fā)射功放為差分輸出且輸出駐波較差，因此設計了功放輸出匹配電路，并基于混合環(huán)結構設計了K波段180°巴侖。發(fā)射鏈路實現(xiàn)信號掃頻帶寬為24～24.125GHz，發(fā)射功率約為0.2dBm。
　　(3)K波段接收鏈路:采用零中頻接收方案，設計了K波段接收鏈路。該鏈路由K波段獨立低噪放模塊、收發(fā)芯片BGT24MTR11中的正交混頻器和中頻差分放大器組成，實現(xiàn)了對接收信號的放大和