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射频微波电路01 [复制链接]

本帖最后由 btty038 于 2020-10-28 18:16 编辑

射频微波电路

  • 微波无源电路

微波无源电路通常由各种传输线、各种无源器件、各种半导体控制器件等组成,如,滤波器、限幅器、移相器、开关、衰减器、隔离器、功分器和耦合器等。

各种微波无源电路还依据不同使用频率(低频、高频、毫米波等)、功率,不同的实现方式(微波、波导、腔体、介质等)有不同的形式(器件不同封装、电路不同类型等)。

无源电路不会产生自激振荡,无源电路的视角可以没有那么宽广,只考虑工作频段技术指标,但无缘电路和有源系统配合使用时,设计需要考虑相应的技术带宽和技术保证,不能局限于无源指标,不然会造成整个系统不稳定。

 

  • 微波有源电路

微波有源电路一般由传输线、无源器件、各种半导体有源器件等组成,如低噪声放大器、功率放大器、频率源、混频器、倍频器和检波器等。随着微波单片集成电路(MMIC)和数字技术的高速发展,微波电路也引入了各种微波单片集成电路,A/D、D/A变换器,DDS器件等。

之所以将一些无源电路归入有源电路的范畴,是因为这些无源电路基本用在有源系统中。有源电路也依据其使用的频率等外部条件有不同的实现方式。

有源电路设计师的设计视角必须要宽,即设计时不能只考虑工作频率内的技术指标,还要兼顾整个频谱范围,确保电路能稳定工作。

 

射频微波系统

  • 微波无源系统

微波无源系统主要实现对系统所需信号的传输、分配、合成等功能,通常由若干无源微波电路组合而成。列如雷达中的馈线系统、无源阵面系统、广播电视馈线系统、通讯设备中的馈线系统等

在雷达系统中,由天线、行馈、列馈、和差网络、滤波器、铰链(转动关节)、定向耦合器、移相器、衰减器等无源系统。

广播电视的天线、功分器、低损耗大功率电缆、滤波器、防雷击器等也构成其无源馈线系统;通信基站的天线、功分器、低损耗大功率电缆、双工器等构成基站无源馈线系统。

当然随着系统构架的改进,无源系统中也融入了有源电路模块,如通讯基站中将接收低噪声放大器前置嵌入双工器中...

无源系统的主要技术指标有带宽、损耗、隔离度、匹配(驻波系数)、耐功率等,在通信领域,还有三阶互调抑制的技术指标要求。

  • 微波收发系统

微波收发系统主要实现对接收、发射信号的放大、滤波和变换等功能。一般由发射通道和接收通道组成,每个通道可以是变频式的,还可以是直放式的,也可以是混合式的。一般而言不包括信号产生和基带解调的功能。

列如相控阵雷达中的常规收发组件,移动通讯补盲的直放站,通信用收发通道等。共同的特点是工作在射频或微波频率,可能包含一次或两次变频单元电路。

收发系统的主要技术指标有增益、噪声系数、动态范围、输出功率、灵敏度、稳定性等。

  • 微波接收机

接收机主要实现微弱信号的放大、滤波和解调功能。一般由接收通道、解调电路、控制电路组成,可分为直放式、超外差式等形式。另随着数字技术的发展,还可分为模拟解调和数字下变频(解调)接收机。

直放式接收机的优点是结构简单、成本低、设计容易、,但不足之处是灵敏度差、动态范围小、抗干扰能力弱。

超外差接收机的缺点是结构相对复杂、成本高、设计复杂,但是灵敏度高、动态范围相对大、抗干扰能力强的优点。模拟和数字接收机的主要差别在解调电路,数字的温度稳定性好,能实现较高的设计指标。

接收机的主要技术指标有噪声系数、接收灵敏度、射频带宽、动态范围、中频带宽、杂散抑制、幅相平衡等。

  • 微波发射机

微波发射机主要实现对基带信号的调制、变频、滤波和放大功能。一般由发射通道、调制电路、控制电路等组成。另随着数字技术的发展(数模变换器D/A、直接数字综合器DDS),也可通过数字方式实现上变频、数字信号产生等功能。

发射机通常要将系统所需的基带信号,通过调制(必要时需要上变频单元)、滤波和功率放大等电路,将有用信号对载波调制后通过天线向预定目标发射或扫描。现在通过数字技术(DDS、D/A)可实现多种信号的产生(软件无线电)。另外,其功率放大、系统冷却(如雷达功率发射机)、可靠性、成本(线性性)都会面临挑战。

发射机的主要技术指标有发射功率、杂散、谐波抑制、互调抑制、效率、带宽等。

  • 频率源系统

频率源的主要功能是产生系统所需的各种频率和提供系统时钟基准。频率源依据系统的不同要求,可分为单点和多点跳频两大类。实现方式有分布式频率源、直接合成式频率源、锁相合成式频率源和数字频率源。

频率源通常为微波系统中的混频单元(上变频和下变频)提供本振信号,也为调制解调电路提供载波信号,通常不同的系统对频率源的要求也不同。分布式频率源的优点是设计简单、系统可靠性高、但缺点是尺寸大、成本高、相参性差、跳变速度由选择开关决定。直接合成式频率源设计复杂,成本高,但它具有尺寸中等、跳变速度快、相参性好的优点。锁相合成式频率源的优点是设计中等、尺寸小、成本低,但不足是跳变速度慢、可靠性下降。数字频率源的优点是设计简单(主要依赖DDS、D/A器件和相关编程软件)、尺寸小、温度特性好、成本低、跳变速度最快,但缺点是输出频率受到限制,要提高频率需采取措施。

频率源的主要技术指标有输出功率、频率准确度和精度、长期稳定度、瞬时稳定度(相位噪声)、杂散和谐波抑制、跳频时间、负载牵引效果等。

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射频【放大器】#无线电系统

 

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