Ka波段接收前端的設(shè)計(jì)
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組件的射頻信號(hào)與鏡頻相隔較遠(yuǎn)，用微帶鏡像抑制濾波器即可以達(dá)到鏡像抑制的指標(biāo)。由于頻率較高，微帶濾波器須進(jìn)行3維電磁場(chǎng)仿真。前級(jí)低噪聲放大器的主要指標(biāo)是噪聲系數(shù)，所以匹配電路是按照噪聲最佳來(lái)設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)必然偏離駐波比最佳的狀態(tài)，因此駐波比不會(huì)很好，所以鏡像抑制濾波器必須有良好的駐波，使前級(jí)低噪放和后級(jí)混頻器都得到良好的匹配。
3.3 混頻單元的設(shè)計(jì)
混頻器選擇hittite公司生產(chǎn)的混頻器芯片HMC329。
混頻器的選擇主要考慮動(dòng)態(tài)范圍、本振頻率、插入損耗和本振射頻隔離度等指標(biāo)。其中射頻隔離、動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)又與各端口的匹配狀態(tài)密切相關(guān)。插入損耗盡量小。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，選擇雙平衡混頻器較為合適。雙平衡混頻器有幾個(gè)特點(diǎn)：混頻組合分量少，比單平衡混頻器組合諧波成分要少一半，既降低了諧波干擾也改善了諧波能量損耗；隔離度好，可以減小信號(hào)通路上的本振泄漏；動(dòng)態(tài)范圍大，在射頻輸入功率較大時(shí)也能工作在線性狀態(tài)。
3.4 中頻單元的設(shè)計(jì)
中頻單元由中頻濾波器和中頻放大器組成。中頻濾波器為低通濾波器，主要功能是濾掉中頻端口的高頻信號(hào)。中頻濾波器的仿真結(jié)果如下：
圖2所示為電路板仿真結(jié)果，已經(jīng)考慮了微帶線的分布效應(yīng)。
圖2 中頻濾波器(左)、鏡像抑制濾波器（右）的仿真結(jié)果
根據(jù)總體增益的分配，合理選擇中頻放大器的增益，同時(shí)兼顧動(dòng)態(tài)范圍等，考慮到可靠性、小型化等因素，最終選擇了陶瓷封裝的單片放大器。
4 電路板及腔體設(shè)計(jì)
4.1 接頭的選擇
射頻接頭選擇M/A-com公司生產(chǎn)的K型頭，其工作頻率可以到40GHz。
4.2 介質(zhì)片的選擇
由于工作頻率較高，介質(zhì)基片的選擇也是非常重要的。在這個(gè)組件中，選擇的介質(zhì)基片是羅杰斯5880，基片厚度為0.005”，有利于減少散射和輻射損耗。介電常數(shù)εr是2.2 ±0.02，可以幫助減少電路板加工容差變化對(duì)圖形分布參數(shù)的影響。同時(shí)，該基片的損耗角正切值也非常小，僅為0.0009，有利于減少損耗。
4.3 工藝設(shè)計(jì)
整個(gè)接收通道放置在一塊電路板上，避免鍵合線、跨橋帶來(lái)的損耗。對(duì)盒體進(jìn)行銀層涂鍍，外蓋采用雙層盒蓋結(jié)合焊錫密封，增強(qiáng)了產(chǎn)品在濕熱環(huán)境下的可靠性。
3.4 腔體設(shè)計(jì)
本振信號(hào)不僅通過(guò)傳輸線泄漏到輸出端，還可以通過(guò)空間泄漏，所以腔體適合與否對(duì)這個(gè)指標(biāo)影響非常大。為了避免微波信號(hào)的空間渡越，放大電路與電源電路在盒體內(nèi)完全隔開，為排除電磁干擾，各腔體間電源通過(guò)穿芯電容連接。
組件體積小，40mm×60mm×15mm3。
5 技術(shù)難點(diǎn)
5.1 Ka波段鏡像抑制濾波器的設(shè)計(jì)
該組件中我們采用微帶濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)射頻和中頻濾波器，既便于匹配又大大減小了組件體積。
5.2 高抑制度及小本振泄漏的實(shí)現(xiàn)
為了減小微帶濾波器的天線效應(yīng)、避免微波信號(hào)的空間渡越，放大電路、微帶濾波器電源電路在盒體內(nèi)完全隔開，各腔體間電源通過(guò)穿芯電容連接。
評(píng)論