国 防 科 技 大 学 学 报
第32卷第3期 J OUR NAL OF NA TIONA L UNIVERSI TY OF DEFENSE TECHNO LO GY Vol.32No.32010
文章编号:1001-2486(2010)03-0109-06
辐射式雷达目标模拟器射频前端设计与集成
赵 菲,王生水,柴舜连,刘海涛,毛钧杰
(国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙 410073)
摘 要:完成了辐射式雷达目标射频模拟器射频前端的设计与系统集成,该模拟器工作于L S X三个频段,支持连续波和脉冲工作体制,具有高精度的多目标生成能力。射频前端的插件结构设计保证了射频前端的电磁兼容性能和功能可扩展性。其测试结果均优于指标要求,并支持模拟器系统成功完成了实际雷达的目标模拟实验,验证了模拟器的系统性能。
关键词:雷达模拟器;接收机;发射机;频率综合器;数字射频存储(DRFM)
中图分类号:TN957 文献标识码:A
Design and Integration of the Front End RF for the
Radiated Radar Target Simulator
ZHAO Fei,WANG Sheng shui,C HAI Shun lian,LIU Hai tao,MAO Jun jie
(College of Electronic Sci ence and Engineering,National Uni v.of Defense Technology Changsha410073,China) Abstract:The front end RF for radiated radar target simulator was designed and integrated in this paper.This si mulator was operated on the L S X three bands,and it supported the CW and pulse operation.It generated multi targets in hi gh precision.The plug module structure design improved the EMC and the extension performance of the RF front end.The measured results of the system are better than the target.Furthermore,this RF front end supports the radar simulator fi nish the target si mulating for the real radar successfully,which verifies the performance of this radar simulator.
Key words:radar simulator;receiver;transmitter;frequency syn thesizer;DRFM
雷达信号模拟器是模拟技术与雷达技术相结合的产物。它通过模拟雷达回波信号来考核被试雷达的技战术指标,并辅助检验雷达的威力和精度[1]。雷达模拟器根据信号注入方式的不同可分为:直接注入式模拟器和辐射(注入)式模拟器,信号注入点越靠前,模拟越复杂,越接近于现实[1]。国外对该领域的研究已有了大量的报导:美国KOR Electronics公司研制了数字化雷达环境模拟器(Digital Radar Environment Simulator),HP公司生产了基于并行FASS(Frequency Agile Signal Simulator)的X波段雷达动目标信号模拟器。国内从20世纪90年代开始相继出现有关雷达信号模拟器的研究报告:北航和航天部601所于1994年研制了一种通用型PD雷达目标模拟器;中科大电子工程系于2000年研制了毫米波目标模拟器[2]。在过去的10年里我国已经在雷达信号模拟的理论研究、设计实现等方面取得了一些令人瞩目的成果。但从总体来看,与国际先进水平相比,在雷达信号模拟的全面性、系统的通用性、可扩充性、兼容性以及产品化等方面还有一定的差距。
本文研制的辐射式雷达目标射频模拟器射频前端覆盖L S X三个工作频段,提高了雷达测试的通用性;多目标模拟精度高,最大程度还原了模拟目标完整性和真实性;各频段对应的射频前端采用插件形式,改善了系统的灵活性及可扩充性。
1 射频系统设计
1 1 模拟器系统结构
该模拟器采用数字射频存储(Data Radio Frequency Memory,DRFM)方案实现。主要由控制计算机、接
收稿日期:2010-02-05
作者简介:赵菲(1983 ),男,博士生。
收机、发射机、全波段频率综合器、收发天线、DRFM 单元组成,如图1
所示。
图1 辐射式雷达目标模拟器系统框图
Fig.1 Radiated radar target si mulator system block diagram
被测雷达辐射的射频信号经过接收天线送到接收机,接收机完成射频信号的放大,通过下变频将射频信号转化为中频信号提供给DRFM;DRFM 完成中频信号的采集、存储,并根据要求生成所需目标和地杂波信号,调制在数字中频信号上,通过数模转换输出模拟中频信号送给发射机;发射机通过上变频将中频信号转换为射频信号,功率放大后通过发射天线辐射出去,照射被测雷达。为了保证模拟器发射信号的频率与接收信号频率一致,需要高稳定度的频率合成器,为发射机和接收机提供上变频和下变频所需的本振信号。为实现模拟器上述功能,要求模拟器射频前端性能指标如下:
(1)信号波形:脉冲调制信号、脉冲压缩信号、连续波信号;
(2)射频工作频率:L 波段带宽200MHz,S 波段带宽1 4GHz,X 波段带宽2 2GHz;
(3)中频带宽:(40 6)MHz;
(4)脉冲重频范围:30~10000Hz;脉冲宽度:0 3~300 s;
(5)接收机输入信号动态范围:60dB;发射机输出信号动态范围:80dB;
(6)功能指标:模拟目标距离:240m~360km;距离精度:!10m;
(7)模拟目标速度:-2000~2000m s;速度精度:!0 6m s 。
1 2 收发分系统设计
接收机分系统由分别工作于L 、S 、X 波段的三部接收插件组成,每部插件采用相同的功能模块划分,每个插件均由宽带射频模块、射频下变频模块和中频下变频模块构成,如图2所示。其功能是接收雷达发射的L 、S 或X 频段宽带射频信号,经滤波、增益控制和放大后分为两路,一路经对数检波放大器检出雷达射频脉冲,并与检波电平信号进行比较,生成视频检波信号,作为DRFM 的同步信号;另一路转换为中频信号,经低通滤波后送给DRF M 处理。
发射机同样由分别工作于三个波段、功能模块划分相似的三部发射插件组成。每个插件均由中频上变频模块、宽带射频上变频模块和宽带功率放大模块构成,如图3所示。由于发射机发射波形调制方
式及脉冲频率多样,因此发射机系统采用基于MMIC 固态电路的主振多级放大式设计方案[4-5]。其负
责将DRFM 输出的信号经混频、放大和幅度控制,形成最终的L S X 频段宽带射频信号,经发射天线辐射到空间。
2 关键技术
辐射式多目标雷达模拟器射频前端,作为整个模拟器系统的关键子系统,要求其系统产生信号频谱纯净,以保证生成良好的模拟目标信号质量;要求信号稳定度高,以便准确反演被测雷达的性能参数;要求具有大的动态范围,以支持DRF M 控制模拟目标信号幅度调节;最后要求整机具有较高的集成化程度,以便于户外架设操作。针对该系统上述要求,研究了以下关键技术。
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图2 模拟器接收机系统框图
Fig.2 Si mulator receiver system block
diagram
图3 模拟器发射机系统框图
Fi g.3 Simulator transmitter system block diagram
2 1 宽带二次变频技术
射频模拟器射频前端采用了二次变频技术[6]
:即接收机根据L S X 工作频段和具体工作频率,控制频综选择合适的第一本振频率LO1,与射频信号进行下变频,得到统一的第一中频信号570MHz,保证了三个频段中频模块一致性,降低了研发的难度,节约了研发成本。第一中频信号与频综提供的第二本振LO2(530MHz)混频、滤波和放大后得到中心频率为40MHz 、带宽为12MHz 的第二中频信号;发射机与接收机相对应,将来自DRFM 的中频信号经低通滤波后与二本振LO2混频、滤波后得到统一第一中频信号570MHz 。与LO1经宽带射频上变频后得到所需射频信号。对于S X 波段发射机,由于工作频带很宽,S 波段达到1 4GHz,X 波段达到2 2GHz,因此混频后产生的本振泄漏和谐波必然位于射频信号带宽内,单一宽带滤波器无法将其滤除。为此采用开关滤波器组将宽带射频信道划分为多个子信道,在各个子信道里进行干扰滤波。S 波段开关滤波器组由4路滤波通道组成,X 波段开关滤波器组由6路滤波通道组成。
2 2 高稳定度宽带频率综合技术
频率综合器用来产生接收、发射射频通道所需的本振信号和中频参考信号。它由频率参考时钟模块、二本振模块、L S 波段频率合成模块、X 波段频率合成模块等组成。
频率综合器采用混合合成方式实现。L S 波段频率合成模块采用双锁相环方式实现,如图4所示。细锁相环实现2 0MHz 细频率步进,粗锁相环产生1 4~2 8GHz 粗频率步进信号,为细锁相环混频器提供本振,降低了细锁相环的分频比,从而降低了L S 波段的相位噪声。X 波段频率合成模块通过倍频和滤波技术产生11GHz 和12GHz 信号,通过开关滤波器组进行切换,与来自L S 波段频率合成模块产生的1 73~3 13GHz 信号进行混频,得到X 波段的7 93~10 13GHz 信号。由于采用了倍频、混频和滤波技术,大大降低了X 波段的相噪。其L S 波段输出频率相噪优于-102dBc Hz @1kHz;X 波段优于-102dBc Hz@1kHz;杂波抑制优于65dBc;谐波抑制优于55dBc 。111
赵 菲,等:辐射式雷达目标模拟器射频前端设计与集成
图4 L S 波段频率综合器系统框图
Fig.4 L S band frequency synthesizer system block diagram
2 3 大动态数控衰减技术
采用大动态高精度数控衰减措施,保证接收机增益动态范围大于60dB,发射机发射功率动态范围超过80dB 。数控衰减单元选择高精度6bit 数控衰减芯片,单片衰减步进0 5dB,最大衰减31 5dB 。系统大的动态范围要求大的衰减控制范围,为此采用多片数控衰减单元级联方式:接收机在射频段采用2级衰减单元级联的方式,硬件上保证6位衰减范围63dB 、步进1dB 的衰减控制功能;发射机在中频使用1级衰减单元,在射频级联2级衰减单元,硬件上保证12位衰减范围94 5dB 、步进0 5dB 的衰减控制。2 4 数字射频存储转发技术
图5 DRFM 框图Fi g.5 DRFM principle block diagram DRFM 单元是该模拟器的核心,它利用软件
无线电技术完成对雷达中频信号的存储、重构,是
产生相参的各种目标运动回波和杂波的基
础[7-10]
。DRFM 由A D 采样、数字下变频(DDC)、
数据存储器、信号处理器、数字上变频(DUC)、D A
变换以及输入 输出接口电路组成,如图5所示。
模拟输入信号通过A D 转换成数字信号,完
成中频信号数字化过程。A D 转换器采用AD 公
司的14位模数转换芯片AD9254,采样率
150MSPS 。数字下变频(DDC)单元实现数字中频
信号的正交下变频、数据抽取、低通滤波,输出I Q
正交数字信号。DDC 采用TI 公司的GC5016,其最高输入数据率可达160MSPS 。数字上变频(DUC)单元实现I Q 正交数字基带信号的低通滤波、数据插值、正交上变频到数字中频信号。D A 转换器将输入的中频数字信号转换为模拟中频信号,作为发射机的输入。高性能FPGA 作为信号处理器,提供乘法器和移位寄存器,对目标信号、二次反射信号进行多普勒频移、距离延迟和幅度的调制,对杂波进行功率谱和距离延迟调制。
3 结构集成及测试
3 1 结构设计与集成
辐射式雷达多目标模拟器射频前端由1部机箱、6部收发插件、1部频综插件和1部DRFM 插件组成,其中收发插件为L S X 波段更换插件,频综插件和DRF M 插件为共用插件,此结构设计既使射频前端结构紧凑,又使其具备了较好的功能可扩充性和电磁兼容要求。插件前面板安装射频输入或输出接口、电源指示灯、故障指示灯和拉手;后面板安装有低频和射频混合型拔插连接器,与机箱接口板相连。
模拟器机箱采用箱笼式结构,如图6所示。机箱内共有6个插槽,包括发射机插槽1个、接收机插槽1个、频率综合器插槽1个、DRFM 插槽2个和备用插槽1个,分别安装发射机插件、接收机插件、频综
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插件和DRFM 插件。其中收发插件可在L S X 三个波段之间互换,频综插件和DRF M 插件为共用插件,此结构既使射频前端结构紧凑,
又具备了较好的可扩充性。
图6(a) 模拟器射频前端机箱正面Fig.6(a) Front view of si mulator RF front end 图6(b) 模拟器射频前端机箱反面Fig.6(b) Back view of simulator RF front end
3 2 整机测试
3 2 1 收发插件性能测试
L S X 波段接收发射插件均支持脉冲和连续波工作方式。接收机经测试达到如下性能:(1)输入信号幅度:-30~+30dBm;(2)输出功率:0dB m;(3)输出频谱纯净,无谐波和杂散;(4)输出带宽达到12MHz,带内波动小于1dB,如图7(a)。发射机经测试达到如下性能:(1)功率衰减范围:大于80dB;(2)最大输出功率:30dBm;(3)发射机输出频谱纯净,无谐波和杂散;(4)发射机输出带宽达到12MHz,带内波动小于1dB,如图7(b)
。
图7(a) 接收机中频带宽频谱图Fig.7(a) IF band width of receiver 图7(b) X 波段发射机射频带宽频谱Fig.7(b) RF band width of X band transmi tter
3 2 2 目标速度范围与精度测试
由微波信号源产生连续波信号,通过频谱仪测试模拟目标的多普勒频移,测得结果如表1所示,目标速度范围和精度均满足指标要求。
表1 目标速度范围与精度测试结果
Tab.1 Measure results of the range and precision for target velocity
设定目标速度(m s)
测得多普勒频移(Hz)测得目标速度(m s)速度误差(m s)10
86(载频1 3GHz)9 9230 0772000
173331999 9620 038-2000-17334-2000 0770 077
3 2 3 目标距离范围与精度测试
由微波信号源产生脉冲信号,由检波器和示波器测量模拟器收发脉冲时延,扣除系统固定时延后即可得到所模拟目标的距离,如表2所示,距离范围和精度均满足指标要求。
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赵 菲,等:辐射式雷达目标模拟器射频前端设计与集成
表2 目标距离范围与精度测试结果
Tab.2 Measure results of the range and preci sion for target distance
设定距离(km)
目标时延( s)模拟距离(km)距离误差(m)0 8
5 6000 80131 3135
900 272135 00000 0003602400 27359 9997-0 300
4 系统试验
辐射式多目标雷达模拟器射频前端支持整个系统成功完成了外场实验。工作时,模拟器射频前端机箱架设于25m 的升降塔上,通过电缆与滑轨上的收发天线相连,如图8(a)、8(b)所示。被测雷达选用某基地国产某型号连续波测速雷达和国外X 波段某型号大功率脉冲雷达,分别针对辐射式模拟器的单一目标速度模拟和多批次目标模拟进行了功能测试。连续波测速雷达距离模拟器塔架约140m,模拟器模拟目标均匀径向速度为300m s,1000m s,2000m s,测速雷达显示数据为:299 8m s,999 3m s,1999 6m s,速度误差优于0 7%。脉冲雷达距离模拟器塔架约240m,模拟器产生9批速度为1000m s 的动目标,在被测雷达显示屏上得到图像如图8(c)所示。通过外场实际装备雷达试验,验证了该模拟器具有良好
的整体性能。
图8(a) 模拟器工作状态Fig.8(a) Operating simulator 图8(b) 模拟器射频前端Fi g.8(b) Simulator RF frond end 图8(c) 模拟目标在被测雷达上显示Fig.8(c) Simulated targets shown on the radar 5 结论
完成了辐射式多目标雷达模拟器射频前端的系统设计和集成。该射频前端采用模块插件形式,实现了L S X 波段的射频信号收发功能,其工作性能稳定,工作带宽宽,信号控制动态范围大,谐波抑制和抗干扰能力强,结构紧凑,可支持系统完成连续波和脉冲体制多批次目标的径向速度、距离、RCS 的精确模拟。射频前端支持整机模拟器成功完成了实际雷达的目标模拟实验,验证了模拟器的系统性能。其可用于外场条件下考核被试雷达目标分辨力和多目标处理能力等战技指标,对于提高雷达在复杂战场环境中的系统工作性能具有重要的军事价值。
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第38卷 第5期 电 子 科 技 大 学 学 报 V ol.38 No.5 2009年9月 Journal of University of Electronic Science and Technology of China Sep. 2009 Ka 波段全相参雷达收发射频前端系统组件研制 蔡竟业1 ，夏 蓉2，刘镰斧1，杨远望1 (1. 电子科技大学通信与信息工程学院 成都 610054；2. 成都亚光电子微波技术研究所 成都 610054) 【摘要】提出了一种Ka 波段全相参雷达收发前端电路的设计方法，该设计方法综合考虑了收发变频本振(频综)和收发射频前端电路的特点和设计要求，对上/下变频的频率分配进行优化规划，充分利用了直接数字频率合成(DDS)、锁相环(PLL)和FPGA 等的优点，从而既降低本振的实现难度，又可在频谱纯度(相噪和杂散水平)与变频时间等关键技术指标上得到了较高的综合表现。基于此，研制实现了一款性能优良的Ka 波段全相参雷达收发前端系统组件，该组件已成功地应用在某Ka 波段全相参雷达系统中。实测结果表明：当S/C 波段的PLL 本振源最小步进15 MHz 、带宽480 MHz 时，发射端杂散电平小于?65 dBc ，接收端杂散小于?70 dBc ，相噪水平优于?94 dBc/Hz@1 kHz ，系统最大变频(频差480 MHz)时间小于15 μs 。 关 键 词 相参雷达; Ka 波段; 线性调频; 锁相环; 相位噪声; 杂散; 收发前端 中图分类号 TN95 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1001-0548.2009.05.020 Development of Transceiver RF Front-Part System Module for Ka-Band Coherent Radar CAI Jing-ye 1, XIA Rong 2, LIU Lian-fu, and YANG Yuan-wang 1 (1. School of Communication and Information Engineering, University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 610054; 2. Research Institute of Microwave Technology, Chengdu YaGuang Electronic Co. LTD Chengdu 610054) Abstract A technique for designing the transceiver front-part system module for Ka-band full coherent radar is proposed. By good frequency programming, circuits designing and the perfect use of DDS, phase locked loop(PLL) and FPGA devices, the better performances of spectrum purity (phase noise and spur lever) and converting time are obtained, and a high-performance transceiver front-part module is developed. The measurement results show that in S/C band, when the minimum frequency step is 15M Hz and the bandwidth is 480 MHz, the measured transmitter spur is less than ?65 dBc, the corresponding receiver spur is less than ?70 dBc, the measured phase noise is less than ?94 dBC/Hz@1 kHz, and the maximum frequency switching time is less than 15 μs. Key words coherent radar; Ka-band; linearly frequency modulated (LFM); phase locked loop(PLL); phase noise; spur; transceiver 收稿日期： 2009 ? 05 ? 21 基金项目：国家自然科学基金(60801024) 作者简介：蔡竟业(1963 ? )，男，教授，博士生导师，主要从事无线射频电路与系统方面的研究. 近年来，毫米波技术在现代雷达、制导武器等 电子系统中得到了越来越多的应用[1-2]。毫米波雷达 的主要优点在于其较短的波长容易实现较窄的波束 宽度，从而在目标监视方面有较高的角分辨力和低 仰角跟踪能力；能够做到高增益天线的小型化，并 具有较宽的频带便于实现高距离分辨特性[3]。但是，在毫米波收发系统中通常需要将低频脉冲调制线性扫频信号上变频到毫米波，或将毫米波回波信号下变频到低中频以做基带信号处理。上/下变频通常只涉及频谱的搬移，要求在变频过程中尽量避免对信号本身特性造成影响，因此对相位噪声、增益平坦度及群时延等都有严格的要求。同时，由于混频器的非线性效应，变频过程中将产生大量的交调分量， 如果交调分量落入信号通带内，将对信号产生严重的影响。因此，合理选择上/下变频的频率配置方案是毫米波雷达系统设计中至关重要的环节[4-5]。为此，本文提出了一种Ka 波段全相参雷达收发前端电路的设计方法。并基于该方法，研制实现了一套Ka 波段全相参雷达前端系统组件。 1 系统方案设计 本文的系统方案是在综合考虑频综和收发射频 前端电路的特点和设计要求，并优化配置上/下变频频率分配基础上提出的，如图1所示。该系统组件主要包括脉冲调制低频(基带)扫频信号产生(基于DDS)、收发变频本振信号产生、发射上变频信道和接收下变频等单元电路。首先，在发射端由DDS 生
一 汽车毫米波雷达目标模拟器 科电工程的毫米波雷达目标模拟器，用来验证车载76GHz和79GHz毫米波雷达的性能参数。解决毫米波雷达生成企业在研发，生成，质量控制等环节的测速，测距等性能测试需求。特别适合于整车条件下对ACC,FCW,AEB等辅助自动驾驶ADAS功能的验证和测量。同时也提供整车EMC暗室环境下的抗干扰版本。 科电MRT7681-02毫米波雷达目标模拟器 适用范围： ?ISO15622ACC自适应巡航控制系统； ?ISO15623FCW前向碰撞预警系统； ?商用车辆自动紧急制动系统（AEBS）性能要求及试验方法； ?GB/T20608自适应巡航控制系统性能要求与检测方法； ?ISO18682智能交通系统-外部危险检测与预警系统； ?ECE R131先进的紧急制动系统； ?JT/T883营运车辆行驶危险预警系统； ?ETSI EN302288短程设备；运输和交通遥感信息领域；在76GHz-77GHz范围内运行的雷达设备； ?ETSI EN302264短程设备；运输和交通遥感信息领域；在77GHz-81GHz范围内运行的雷达设备； ?GB/T36654-201876GHz 科电MTR78Pxx-T5DW角反射器（xx:20,15,10,5,0dBsm)
高精度毫米波雷达目标角反射器，可以用于雷达产线上的RCS性能标定测试；以及微波暗室内的雷达RCS性能标定测试频率范围：76GHz-81GHz；RCS雷达反射截面积精度:±0.5dBsm。 科电MDL76G-W单目标静态雷达目标模拟器 用于汽车毫米波雷达产线上雷达测距的性能标定。频率范围：76GHz-81GHz；延时距离: 1-150m±0.1。任意定制。
雷达模拟器未来发展趋势 班级：***************班 学号：***** 作者：薛飞 摘要：本文通过雷达的发展简史、计算机模拟技术发展历史及趋势、电子游戏画面引擎技术和雷达模拟器的相关图形学原理作为参考依据，通过类比的方法和引用未来电子画面渲染技术的发展方向来分析和推测雷达模拟器的未来几年的发展趋势。 关键词：雷达电子计算机模拟技术模拟软件游戏引擎 0 引言 雷达：是英文Radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，原意为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置…… 计算机模拟：是利用计算机进行模拟的方法。利用计算机软件开发出的模拟器，可以进行故障树分析、测试VLSI逻辑设计等复杂的模拟任务…… 1 雷达的发展历史及现状 雷达，是英文Radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，原意为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。 雷达的出现，是由于二战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达（技术）能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。二战期间，雷达就已经出现了地对空、空对地（搜索）轰炸、空对空（截击）火控、敌我识别功能的雷达技术。 二战以后，雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。 后来随着微电子等各个领域科学进步，雷达技术的不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。还有一种精神感应雷达，该雷达能够对人类在脑电波起反应，对人体的生命迹象进行感知。 当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标 进行扫描，并对干扰误差进行自动修正，而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。 自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心。 雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面也显示出了很好的应用潜力。
2.4GHz收发系统射频前端的ADS设计与仿真 0 引言 近年来，随着无线通信业务的迅速发展，通信频段已经越来越拥挤。 1985 年美国联邦通信委员会(FCC)授权普通用户可以使用902MHz，2．4GHz 和5．8GHz 三个“工业、科技、医学”(ISM)频段。ISM 频段为无线通信设备提 供了无需申请在低发射功率下就能直接使用的产品频段，极大地推动了无线通 信产业的发展。虽然目前无线数字通信技术已经相当成熟，但射频设计仍然是 移动通信设计的瓶颈。射频电路的设计主要围绕着低成本、低功耗、高集成度、 高工作频率和轻重量等要求而进行。ISM 频段的射频电路的研究对未来无线通 信的发展具有重大的意义。国内外许多文献都对此作了研究，文献[2]中介绍了 在无线高速数据通信环境下，2．4GHz 发射机的设计。文献[3]介绍了一种低功 耗的CMOS 集成发射机的设计。 ADS(AdvancedDesignSystem)软件是Agilent 公司在HPEESOF 系列EDA 软件基础上发展完善的大型综合设计软件。它功能强大能够提供各种射频微波 电路的仿真和优化设计广泛应用于通信航天等领域。本文主要介绍了如何使用ADS 设计收发系统的射频前端，并在ADS 的模拟和数字设计环境下进行一些 仿真。 l 发射端的建模与仿真 由于设计是建立在实验室中已有的中频调制和解调的硬件基础上的，因 此发射端和接收端不考虑信号的调制和解调过程。实验室中的中频调制模块可 以输出大概8～10dBm 的40MHz 已调中频信号，经过分析选择，该发射端的 各个模块均参考MAXlM 公司的集成模块的参数而设计。本地振荡器采用的是MAX2700。MAX2700 是压控振荡器，通过设计合适的外围电路可以使它输出
2.4GHz ISM射频前端模块的设计及应用 2.4GHz工业科学医疗设备(ISM)是全世界公开通用使用的无线频段，蓝牙( Bluetooth)、 Wi-Fi、ZigBee等短距离无线数据通信均工作在2.4GHz ISM频段。 针对2.4GHz ISM频段无线应用，锐迪科微电子公司推出了RDA T212射频前端模块。T212芯片集成了功率放大器( PA)、低噪声放大器( LNA)、天线开关(Antenna Switch)和功率检测器(Power Detector)，并特别增加PA带通及LNA带通的省电功能，内部还针对天线端做了 ESD保护设计。T212芯片采用标准的 QFN 3×3mm2超小型封装，输入和输出已集成隔直电容和匹配电路，外围元件仅需少量滤波电容，极大地简化了PCB设计。 高集成度、超小尺寸并提供省电功能的T212射频前端模块，在手机蓝牙以及802.11.b/g扩展应用中大有可为。同时，T212芯片还具有优异的线性度，支持Bluetooth 2.0的高速率应用。 T212模块的性能 T212射频前端模块内集成的功率放大器采用先进的砷化镓异质结双极晶体管( GaAs HBT)工艺制造，低噪声放大器和天线开关采用增强型高电子迁移率场效应晶体管( E-PHEMT)工艺制造。尽管没有采用差分PA的形式，但是T212依然为客户提供了差分输入管脚，从而使客户不需要再关心差分转单端的设计。 T212集成的功率放大器是一款高线性高效率PA，在2.4GHz~2.5GHz频段内有20dB增益，线性输出功率为18dBm时的三阶交调IM3小于-30dBc。PA的静态工作电流可低至10mA，饱和输出功率可达23dBm，功率附加效率高达45%，这么高的效率有助于延长供电时间。
一种新型雷达信号模拟器设计 刘亲社1，王国红2，王星1 （1 空军工程大学工程学院，陕西西安 710038；2 空军工程大学理学院，陕西西安 710038）摘 要：设计了一种新型雷达信号模拟器，能够提供多种特殊雷达信号，并且设置灵活方便，当用户需要时，可进行软件升级。介绍了该雷达信号模拟器的功能、特点、性能指标和研制方案，提供一种雷达信号产生的解决方法。 关 键 词：新体制雷达；信号模拟器；脉冲产生器；射频信号 中图分类号：TN955文献标识码：A文章编号：1000-274X(2006)0189-07 随着新体制雷达相继问世，现代雷达大都采用了以捷变频和相干信号处理等为代表的新技术，反干扰措施越来越完善，对这些体制的雷达实施干扰越来越困难。信号环境日益复杂，电子对抗技术的发展和新电子对抗设备的研制迫切需要一种能提供多种特殊雷达信号的设备，以适应这种发展变化。我们设计研制的新体制雷达信号模拟器就是一种半实物物理仿真设备，一部分设备使用实际设备而其他部分采用计算机模拟和处理，例如雷达信号环境和信号处理等均可使用软件模拟。这种方法具有很强的通用性，不仅适用于现有的装备，也可以模拟采用某种新技术的装备，对于现有装备的改进和新装备的研制都具有实用价值，是一种相对经济、实用的方法[1,2]。 1 新型雷达信号模拟器的功能特点和性能指标 新型雷达信号模拟器的主要功能是：提供各类信号的调制波形，控制射频频率，控制输出信号的功率。根据用户指定的信号类型、脉宽、重复周期、射频频率等参数，控制模拟器的各个相关部分，最后输出满足要求的信号。 1.1 主要特点 1.1.1多样性和灵活性 多样性是指模拟器控制系统能够提供多种类型的雷达信号调制波形。为了产生多种特殊雷达信号，要求控制系统能灵活控制雷达信号的脉冲宽度、重复周期、射频频率。能够提供的信号类型主要有：连续波、常规脉冲信号、均匀脉组串信号、重频参差信号、线性调频信号、巴克码调相信号、捷变频信号等。 灵活性主要表现在两个方面：①各种信号的参数可以灵活设置。例如：信号的脉冲宽度、重复周期、射频频率等都可以在其各自的范围内任意设置。②信号类型可以灵活选择。模拟器同时有几路的信号输出，各路之间是相互独立的，而且一个支路有多种信号类型供选择。由于信号个数、信号类型、信号参数均能灵活选择，给用户提供了极大方便。用户可以根据自己的需要，选择合适的信号个数和类型，来组合输出各种信号。 1.1.2 智能化 控制系统具有智能化的特点，采用工控机作为控制中心，由计算机完成对模拟器的各项控制，设计了良好的人机界面，采用软面板输入参数具有自动检错功能，以避免用户误操作引起的错误。用
第48卷第1期（总第187期） 2019年3月 火控雷达技术 Fire Control Ｒadar Technology Vol.48No.1（Series 187） Mar.2019 收稿日期：2018-10-24作者简介：饶睿楠（1977－），男，高级工程师。研究方向为频率综合器及微波电路技术。 24GHz 射频前端频率合成器设计 饶睿楠 王 栋 余铁军 唐 尧 （西安电子工程研究所西安710100） 摘要：随着微波射频集成电路集成度越来越高， 24GHz 频段的高集成雷达收发芯片逐渐大规模使用。其中英飞凌科技公司的24GHz 锗硅工艺高集成单片雷达解决方案就是其中具有代表性的一种，被大量应用在液位或物料检测、照明控制、汽车防撞、安防系统。FMCW 为此种应用最多采用的信号调制方式。本文采用锁相环频率合成方案，产生系统所需的FMCW 调制信号。关键词：24GHz 射频前端；FMCW ；频率综合器BGT24AT2ADF4159中图分类号：TN95文献标志码：A 文章编号：1008－8652（2019）01－066－04 引用格式：饶睿楠，王栋，余铁军，唐尧．24GHz 射频前端频率合成器设计［ J ］．火控雷达技术，2019，48（1）：66－69． DOI ：10．19472/j．cnki．1008－8652．2019．01．014 Design of a Frequency Synthesizer for 24GHz ＲF Front Ends Ｒao Ｒuinan ，Wang Dong ，Yu Tiejun ，Tang Yao （Xi'an Electronic Engineering Ｒesearch Institute ，Xi'an 710100） Abstract ：With the increasing integration of microwave and radio-frequency integrated circuits ，highly integrated radar transceiver chips in 24GHz band have gradually found large-scale applications．Among those chips ，Infineon's 24GHz SiGe monolithic radar solution is a typical one．It has found wide applications in liquid （or material ）detec-tion ，lighting control ，automotive collision avoidance ，and security systems．FMCW is the most widely used signal modulation method in these applications．This paper uses PLL frequency synthesis scheme to generate FMCW mod-ulation signals required by the system． Keywords ：24GHz ＲF front end ；FMCW ；frequency synthesizer ；BGT24AT2；ADF4159 0引言 24GHz 频段雷达大量用于液位检测、照明控制、汽车防撞、安防等领域。近年来由于微波集成电路的高速发展，单芯片电路集成度越来越高，出现了一大批高集成、多功能的射频微波集成电路，以前需要几片或十几片芯片的电路被集成在一片集成电路之中。英飞凌公司推出的基于锗硅工艺的高集成单片雷达解决方案就是其中对具代表性的产品之一。FMCW 信号调制方式被广泛的应用于此类产品。本文采用英飞凌公司BGT24AT2单片信号源芯片与ADI 公司ADF4159锁相环芯片构成24GHz 射频前端频率合成器部分，产生了24GHz 24．2GHz FM-CW 发射信号。 1BGT24AT2锗硅24GHz MMIC 信号源芯片基本指标 BGT24AT2是一款低噪声24GHz ISM 波段多功能信号源。内部集成24GHzVCO 和分频器。3路独立的ＲF 输出可分别输出+10dBm 的信号，通过SPI 可对输出信号功率进行控制。发射信号的快速脉冲和相位反向可通过单独的输入引脚或通用的SPI 控制接口进行控制。片内集成输出功率及温度传感器，可对芯片工作情况进行监控。芯片工作的环境温度为－40? 125?，满足汽车级环境应用要求。封装为32脚VQFN 封装，单3．3V 电源供电，节省了大量板上空间。其原理框图如图1所示。
SAR雷达目标信号模拟器案例 来源：北京华力创通科技股份有限公司作者：发表时间：2010-04-08 16:08:50 目前机载 SAR 雷达设备的主要测试手段是在地面采用点目标信号进行部分指标和分辨率测试。进 一步完整的成像测试需要安装在运载飞机上进行实际飞行测试，得到最后的指标。 星载 SAR 雷达设备的主要测试手段同样是在地面点目标信号进行部分指标和分辨率测试。通过 这种测试来估计实际的成像指标。 XXX 型 SAR 雷达目标信号模拟器可以实时模拟回放多点目标和场景目标回波。用于机载或星载 SAR 雷达设备在地面进行完整的功能和性能指标调试和测试。 XXX 型 SAR 雷达目标回波信号模拟器基本原理是一种数字储频体制的测试信号模拟设备。接收 来自雷达系统 TR 组件送出的脉冲发射信号，并在此基础上生成触发脉冲和回波信号；实时模拟点目 标回波信号：－－能进行时间延迟、能叠加多普勒频移，能进行幅度调制；非实时模拟面目标回波信 号－－可叠加地表信息、轨道特性、平台姿态特性和幅相误差、波位特性、天线性能等工程误差 XXX 型 SAR 雷达目标回波信号模拟器主要由三个功能单元组成： 射频单元 将来自雷达系统脉冲发射信号转换到中频，并将中频单元的模拟回波信号混频至射频，通过射频 电缆注入或通过天线回放给被测雷达； 数字中频单元 基于数字储频体制获取中频信号，经过数字变换成多点目标回波中频信号回放给射频单元。或根 据被测雷达的信号特征，将已经存储的大型场景目标回波回放出去 数学仿真单元 运行 SAR 雷达场景目标模拟生成算法，生成场景（即面目标）回波数据，注入给数字中频单元 技术优势 幅相控制技术 高速 AD/DA 技术（ 20M － 1.5G 采样率） 实时点目标运算，非实时面目标模拟 高速板间数据传输技术（单通道最高速率可达 6Gbps ） 大容量板级数据存储技术（ 20G ） 应用方案 雷达系统回波模拟 精密延迟信号实现 用于宽带雷达模拟器 实时记录 SAR 发射信号 实时回放数字信号、模拟各种条件
１前言 ＩＳＯ１５６９３标准协议是国际上规定的用于非接 触式ＩＣ卡的一种高频通信协议。该标准协议的非接触式ＩＣ卡的读写距离长达１００ｃｍ，比同是高频通信 协议的ＩＳＯ１４４４３规定的１０ｃｍ读写距离更大，应用范围也会更加广泛。ＩＳＯ１５６９３标准协议规定：读卡器到卡所发送的信号为采用脉冲位置编码的１０％ ＡＳＫ和１００％ＡＳＫ两种调制模式的频率都为 １３．５６ＭＨｚ的载波。 卡片解调电路的任务是把两种深秦燕青，葛元庆 （清华大学微电子学研究所，北京１０００８４） ＩＳＯ１５６９３非接触式 ＩＣ卡射频前端电路的设计 摘要：介绍了ＩＳＯ１５６９３非接触式ＩＣ卡射频前端电路，采用了一种巧妙的整流电路，提高了整流效率。同时使用了一种适用于ＩＳＯ１５６９３非接触式卡片的简单的稳压电路结构，有助于信号的解调，并且使卡片在接收到的信号为１０％ＡＳＫ和１００％ＡＳＫ两种调制模式时都能正常工作。芯片测试结果显示：电源产生电路能够产生２．２Ｖ－３．８Ｖ的直流电压，解调电路能够在２．０Ｖ－３．８Ｖ电压下可靠稳定的工作；在 ＩＳＯ１５６９３规定的最小场强０．１５Ａ／Ｍ处，整个芯片的电源电压为３．３Ｖ，且功耗小于６０μＷ。 关键词：ＩＳＯ１５６９３；非接触式ＩＣ卡；整流电路；电源产生电路；解调电路 ＤｅｓｉｇｎｏｆａＲＦｆｒｏｎｔ－ｅｎｄｃｉｒｃｕｉｔｏｆｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＩＣｃａｒｄｓｆｏｒＩＳＯ１５６９３ ＱＩＮＹａｎ－ｑｉｎｇ，ＧＥＹｕａｎ－ｑｉｎｇ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＲＦｆｒｏｎｔ－ｅｎｄｃｉｒｃｕｉｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＩＣｃａｒｄｓｃｏｍｐｌｙｉｎｇｗｉｔｈＩＳＯ１５６９３．Ａｎｏｖｅｌｒｅｃｔｉｆｉｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ａｓｉｍｐｌｅｌｉｍｉｔｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｉｎｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＩＣｃａｒｄｓ，ａｎｄｉｔｉｓｈｅｌｐｆｕｌｔｏｔｈｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌ．Ｔｈｉｓｌｉｍｉｔｅｒｃａｎａｌｓｏｈｅｌｐｔｈｅａｂｏｖｅｃａｒｄｓｗｏｒｋｎｏｒｍａｌｌｙｗｈｅｎｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｉｓ１０％ＡＳＫｏｒ１００％ＡＳＫｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｍｏｄｅ．Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｏｗｅｒｇｅｎ－ｅｒａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａＤＣｓｕｐｐｌｙｖｏｌｔａｇｅｆｒｏｍ２．２Ｖｔｏ３．８Ｖ．Ｔｈｅｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｗｏｒｋｐｒｏｐｅｒｌｙａｎｄｓｔｅａｄｉｌｙｆｒｏｍ２．０Ｖｔｏ３．８Ｖ．Ｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ６０ｕＷａｔ３．３Ｖ，ｗｈｅｎｔｈｅｗｈｏｌｅｃｈｉｐｗｏｒｋｓａｔｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｏｐｅｒａｔｉｎｇｆｉｅｌｄ０．１５Ａ／Ｍ，ｗｈｉｃｈｉｓｐｒｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎＩＳＯ１５６９３． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩＳＯ１５６９３；ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓＩＣｃａｒｄｓ；ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ；ｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ；ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔＥＥＡＣＣ：１２０５；１２５０
国 防 科 技 大 学 学 报 第32卷第3期 J OUR NAL OF NA TIONA L UNIVERSI TY OF DEFENSE TECHNO LO GY Vol.32No.32010 文章编号:1001-2486(2010)03-0109-06 辐射式雷达目标模拟器射频前端设计与集成 赵 菲,王生水,柴舜连,刘海涛,毛钧杰 (国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙 410073) 摘 要:完成了辐射式雷达目标射频模拟器射频前端的设计与系统集成,该模拟器工作于L S X三个频段,支持连续波和脉冲工作体制,具有高精度的多目标生成能力。射频前端的插件结构设计保证了射频前端的电磁兼容性能和功能可扩展性。其测试结果均优于指标要求,并支持模拟器系统成功完成了实际雷达的目标模拟实验,验证了模拟器的系统性能。 关键词:雷达模拟器;接收机;发射机;频率综合器;数字射频存储(DRFM) 中图分类号:TN957 文献标识码:A Design and Integration of the Front End RF for the Radiated Radar Target Simulator ZHAO Fei,WANG Sheng shui,C HAI Shun lian,LIU Hai tao,MAO Jun jie (College of Electronic Sci ence and Engineering,National Uni v.of Defense Technology Changsha410073,China) Abstract:The front end RF for radiated radar target simulator was designed and integrated in this paper.This si mulator was operated on the L S X three bands,and it supported the CW and pulse operation.It generated multi targets in hi gh precision.The plug module structure design improved the EMC and the extension performance of the RF front end.The measured results of the system are better than the target.Furthermore,this RF front end supports the radar simulator fi nish the target si mulating for the real radar successfully,which verifies the performance of this radar simulator. Key words:radar simulator;receiver;transmitter;frequency syn thesizer;DRFM 雷达信号模拟器是模拟技术与雷达技术相结合的产物。它通过模拟雷达回波信号来考核被试雷达的技战术指标,并辅助检验雷达的威力和精度[1]。雷达模拟器根据信号注入方式的不同可分为:直接注入式模拟器和辐射(注入)式模拟器,信号注入点越靠前,模拟越复杂,越接近于现实[1]。国外对该领域的研究已有了大量的报导:美国KOR Electronics公司研制了数字化雷达环境模拟器(Digital Radar Environment Simulator),HP公司生产了基于并行FASS(Frequency Agile Signal Simulator)的X波段雷达动目标信号模拟器。国内从20世纪90年代开始相继出现有关雷达信号模拟器的研究报告:北航和航天部601所于1994年研制了一种通用型PD雷达目标模拟器;中科大电子工程系于2000年研制了毫米波目标模拟器[2]。在过去的10年里我国已经在雷达信号模拟的理论研究、设计实现等方面取得了一些令人瞩目的成果。但从总体来看,与国际先进水平相比,在雷达信号模拟的全面性、系统的通用性、可扩充性、兼容性以及产品化等方面还有一定的差距。 本文研制的辐射式雷达目标射频模拟器射频前端覆盖L S X三个工作频段,提高了雷达测试的通用性;多目标模拟精度高,最大程度还原了模拟目标完整性和真实性;各频段对应的射频前端采用插件形式,改善了系统的灵活性及可扩充性。 1 射频系统设计 1 1 模拟器系统结构 该模拟器采用数字射频存储(Data Radio Frequency Memory,DRFM)方案实现。主要由控制计算机、接 收稿日期:2010-02-05 作者简介:赵菲(1983 ),男,博士生。
GPS接收机射频前端电路原理与设计 摘要：在天线单元设计中采用了高频、低噪声放大器，以减弱天线热噪声及前面几级单元电路对接收机性能的影响；基于超外差式电路结构、镜频抑制和信道选择原理，选用GP2010芯片实现了射频单元的三级变频方案，并介绍了高稳定度本振荡信号的合成和采样量化器的工作原理，得到了导航电文相关提取所需要的二进制数字中频卫星信号。 关键词：GPS接收机灵敏度超外差锁相环频率合成 利用GPS卫星实现导航定位时，用户接收机的主要任务是提取卫星信号中的伪随机噪声码和数据码，以进一步解算得到接收机载体的位置、速度和时间（PVT）等导航信息。因此，GPS接收机是至关重要的用户设备。目前实际应用的GPS接收机电路一般由天线单元、射频单元、通信单元和解算单元等四部分组成，如图1所示。本文在分析GPS卫星信号组成的基础上，给出了射频前端GP2010的原理及应用。 1 GPS卫星信号的组成
GPS卫星信号采用典型的码分多址（CDMA）调制技术进行合成（如图2所示），其完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码等三种分量。信号载波处于L波段，两载波的中心频率分别记作L1和L2。卫星信号参考时钟频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为f0的154倍频，即： fL1=154×f0=1575.42MHz (1) 其波长λ1=19.03cm；信号载波L2的中心频率为f0的120倍频，即： fL2=120×f0=1227.60MHz (2) 其波长λ2=24.42cm。两载波的频率差为347.82MHz，大约是L2的 28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差。伪随机噪声码（PRN）即测距码主要有精测距码（P码）和粗测距码（C/A码）两种。其中P 码的码率为10.23MHz、C/A码的码率为1.023MHz。数据码是GPS卫星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或D 码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历；总电文由1500位组成，分为5个子帧，每个子帧在6s内发射10个字，每个字30位，共计300位，因此数据码的波特率为50bps。
实验五 微波下变频器的测试实验 一、实验目的 1．了解射频前端接收器的基本电路结构与主要设计参数的计算. 2．用实验模块的实际测量得以了解射频前端接收器的基本特性. 二、预习内容 1． 熟悉带通滤波器、变频器、信号发生器、低噪声放大器、中频放大器的理论知识。 2． 熟悉带通滤波器、变频器、信号发生器、低噪声放大器、中频放大器的设计的理 论知识。 三、实验设备 四、理论分析 如图6-1所示，射频前端接收器可分为天线(Antenna)、射频低噪声放大器(RF Low Noise BPU ANTENNA 图6-1单变频结构射频前端接收器基本电路结构
Amplifier , LNA)、下变频器(Down-Mixer , Down Converter)、中频滤波器(Intermidate Frequency Bandpass Filter , IF BPF)、本地振荡器 (Local Oscillator , LO)。其工作原理是将发射端所发射的射频信号由天线接收后,经LNA 将功率放大，再送入下变频器与LO 混频后由中频滤波器输出到 基带处理单元(Baseband Processing Unit 、BPU)解调(Demodulation)出所需要的信号(Message Signals). 这类只经一个混频器上变频(或下变频)的电路构造称为单变频结构(Single Conversion configuration)。而在实际应用中也有双变频结构(Dual Conversion Configuration)，甚至多变频结构(Multi-conversion Configuration)，使用的场合视系统指标而定。因为BPU 的处理频率有所限制(一般在500MHz 以下)，所以需要利用变频器(Mixer)及频道振荡器(Channel Oscillator)将射频信号由射频前端接收器下变频为中频段(Intermidate Frequency Band 、IF)信号后再送入BPU ，或是将BPU 送出的IF 信号用射频前端发射器上变频至射频段(Radio Frequency Band 、RF)信号经放大后再发射。 射频前端接收器有如下设计参数. (一) 天线 (Antenna) (二) 射频接收滤波器 (RF_ BPF1) (三) 射频低噪声放大器 (LNA) (四) 射频混频滤波器 (RF_BPF2) (五) 下变频器 (Down Mixer) (六) 带通滤波器 (Filter) (七) 本地振荡嚣 (Local Oscillator) (八) 中频放大器 (IF Amplifier) 主要设计参数: (一) 接收灵敏度(Receiver Sensitivity) s d w T Z SNR B T k F S ?????=)( (式6-1) 其中 S —— 接收灵敏度 K —— 1.38*10-23(Joul/°K),波尔兹曼常数(B oltzmann’s Constant ) T —— 绝对温度(°K)= 273.15+T(°C) B W —— 系统的等效噪声频宽 SNR d —— 在检波器输入端,系统要求的信噪比 (Signal-to-noise Ratio) Zs —— 系统阻抗(System Impedance) F T —— 总等效输入噪声因子(Noise Factor) 而上述中,总等效输入噪声因子(Noise Factor)则是由三大部分组成. (1) F in1,由接收器各单级的增益与噪声指数(Noise Figure)造成., (2) F in2,由镜频噪声(Image Noise)造成. (3) F in3,由宽带的本地振荡调制噪声(Wideband LO AM Noise)造成. 其计算公式如(式6-2) (式6-3) (式6-4)及(式6-5)所列. 321in in in T F F F F ++= (式6-2)
1.1本振电路 1.1.1本振电路框图 框图如下图所示，时钟源部份，单片机控制部份、和本振电路部份三大块，由于有三级混频，本振电路必须提供三个本振频率，第一本振频率是可调的，第二、三本振频率则是固定的。 图1本振电路框图 1.1.2时钟源 时钟源分为外部参考时钟源和内部时钟源，当使用外部参考时钟源时，内部时钟源自动断开，外部时钟源主要的作用就是为了同步，一般是在双通道或多通道测向时需要采用。外部时钟源的精度稳定度就无法控制。 不作双通道测向时，则主要是靠内部时钟源提供时钟基准。内部时钟源采用高稳定度时钟，稳定度为10-9-10-7。 同时，也向外提供10MHz的时钟输出。如下图：
图 2时钟源框图 1.1.3本振电路及噪声分析 接收机本振源采用了DDS+PLL混合合成的技术，如错误！未找到引用源。所示。 图 3 接收机本振源原理 这个框图只是一个本振的大致框图，具体电路应该根据本方案的要求对电路作相应的改动，以适应要求。 由图可见，参考频率为10?，高速DDS根据需要产生所需要的信号，经过滤波器组初步滤除谐波杂散，送入后续的PLL做激励信号。VCO产生的信号经过合适的分频与激励信号比较，锁定频率和相位。 接收机的相位噪声指标主要取决于本振相位噪声，这个方案其基础相位噪声为参考源相位噪声，而输出信号在此基础上有一定的恶化，恶化程度则主要取决于PLL本身的噪声+分频器分频系数带来的噪声恶化+DDS噪声恶化。在选取低噪声的鉴频鉴相器和VCO器件后，系统的主要噪声恶化就取决于后两者。分频器分频系数若为N，其带来的噪声恶化为20Log(N)，若M为DDS输出频率与参考频率
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/b118033358.html, 宽带微波接收机的射频前端设计探讨 作者：刘瑶潘威 来源：《科学与信息化》2018年第13期 摘要随着微波技术的发展，微波接收机已经被广泛应用于通信、雷达等多个领域。由于信道上受到外界因素干扰较多，为了保证微波接收机的性能，接收机需要有较高的线性度、灵敏度、动态范围和选择性，这些性能的实现与射频前端息息相关。本文将在分析射频前端设计对宽度微波接收机作用的基础上，对几种常见的射频前端结构进行阐述，然后就影响射频前端性能的几种因素进行分析，探讨应该如何合理设计射频前端。 关键词宽带微波接收机；射频前端；低噪声；动态范围 1 射频前端对微波接收机的重要意义 现代电子技术的发展，使得接收机的种类越来越多，性能也得到了各方面的完善，功能更加复杂和通用化。目前接收机正朝着体积小、重量轻和功耗小，性能更加优越的方向发展，要求微波接收机具有宽频带、大动态范围、高灵敏度和低噪声。基于上述影响微波接收机信噪比、影响信号处理的因素分析，必须要对接收机重要组成部分射频前端进行优化设计，从而可对接收机性能起到保障作用。射频前端主要实现抗烧毁、信号预选、增益控制、幅度均衡等几方面功能，噪声系数、滤波器选择、幅度均衡以及输入1dB压缩点等都会对接收机前端性能产生重要影响。 2 射频前端的几种构成形式 2.1 常用接收机射频前端结构 在微波接收机接收有用信号的过程中，会受到高电平干扰信号的影响，从而影响信噪比，对信号处理产生不利作用。为了保证信噪比，微波接收机应该具有高选择性、高线性和低噪声的特点。 对来自天线下来的信号，首先会使用限幅器对信号进行限幅处理，保护后级的放大器不被大信号烧毁；再使用带通滤波器进行信号预选，最后使用低噪声放大器对信号进行一级放大，放大后的信号进入下一级进行处理。 在这个过程中，限幅器保护后级链路不受大功率信号的损坏，带通滤波器隔离带外信号，低噪声放大器在尽可能减少对噪声恶化的情况下补偿增益，该结构的作用是可以通过带通滤波器使互调失真降到最低，削弱失真响应，同时具有成本较低、结构简单的优点。 2.2 采用YIG统调预选滤波器的结构
射频电路设计原理与 应用
【连载】射频电路设计——原理与应用 相关搜索:射频电路, 原理, 连载, 应用, 设计 随着通信技术的发展，通信设备所用频率日益提高，射频（RF）和微波（MW）电路在通信系统中广泛应用，高频电路设计领域得到了工业界的特别关注，新型半导体器件更使得高速数字系统和高频模拟系统不断扩张。微波射频识别系统（RFID）的载波频率在915MHz和2450MHz频率范围内；全球定位系统（GPS）载波频率在1227.60MHz和1575.42MHz的频率范围内；个人通信系统中的射频电路工作在1.9GHz，并且可以集成于体积日益变小的个人通信终端上；在C波段卫星广播通信系统中包括4GHz的上行通信链路和6GHz的下行通信链路。通常这些电路的工作频率都在1GHz以上，并且随着通信技术的发展，这种趋势会继续下去。但是，处理这种频率很高的电路，不仅需要特别的设备和装置，而且需要直流和低频电路中没有用到的理论知识和实际经验。 下面的内容主要是结合我从事射频电路设计方向研究4年来的体会，讲述在射频电路设计中必须具备的基础理论知识，以及我个人在研究和工作中累积的一些实际经验。 作者介绍 ChrisHao，北京航空航天大学电子信息工程学院学士、博士生；研究方向为通信系统中的射频电路设计；负责或参与的项目包括：主动式射频识别系统设计、雷达信号模拟器射频前端电路设计、集成运算放大器芯片设计，兼容型GNSS接收机射频前端设计，等。 第1章射频电路概述 本章首先给出了明确的频谱分段以及各段频谱的特点，接着通过一个典型射频电路系统以及其中的单元举例说明了射频通信系统的主要特点。 第1节频谱及其应用 第2节射频电路概述 第2章射频电路理论基础 本章将介绍电容、电阻和电感的高频特性，它们在高频电路中大量使用，主要用于：（1）阻抗匹配或转换（2）抵消寄生元件的影响（扩展带宽）（3）提高频率选择性（谐振、滤波、调谐）（4）移相网络、负载等 第1节品质因数 第2节无源器件特性 第3章传输线 工作频率的提高意味着波长的减小，当频率提高到UHF时，相应的波长范围为10-100cm，当频率继续提高时，波长将与电路元件的尺寸相当，电压和电流不再保持空间不变，必须用波的特性来分析它们。 第1节传输线的基本参数 第2节终端带负载的传输线分析 (1) 第3节终端带负载的传输线分析 (2) 第4章史密斯圆图 为了简化反射系数的计算，P.H.Smith开发了以保角映射原理为基础的图解方法。这种近似方法的优点是有可能在同一个图中简单直观的显示传输线阻抗以及反射系数。本小节将对史密斯圆图进行系统的介绍。第1节史密斯圆图