【正文】 (225) 因此由PL和Pu ， (226) 可見，SFDR直接正比于三階截?cái)帱c(diǎn)IP3，反比于噪聲系數(shù)NF和中頻帶寬，也就是說，噪聲系數(shù)低，中頻帶寬窄，三階截?cái)帱c(diǎn)高，則接收機(jī)無雜散動(dòng)態(tài)范圍就大。因此，要想使內(nèi)部雜散響應(yīng)最小，在設(shè)計(jì)接收機(jī)時(shí)就必須在電路構(gòu)造和工作機(jī)理兩方面做仔細(xì)慎重的分析和考慮。為了防止干擾接收機(jī)對(duì)微弱信號(hào)的正常接收，內(nèi)部雜散響應(yīng)應(yīng)該與接收機(jī)的最小可檢測(cè)信號(hào)處于同一功率水平量級(jí)，苛求內(nèi)部雜散響應(yīng)遠(yuǎn)小于MDS沒有什么現(xiàn)實(shí)地意義。然后根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求進(jìn)行全面分析，尋求出設(shè)計(jì)重點(diǎn)或難點(diǎn)，即是高靈敏度；或是高線性設(shè)計(jì)；或是大動(dòng)態(tài)范圍設(shè)計(jì)；還是寬頻帶設(shè)計(jì)。本章對(duì)一般接收機(jī)的設(shè)計(jì)方法不作詳細(xì)的討論，在這里我們將重點(diǎn)放在正交鑒相器電路的研究。在該組件中設(shè)計(jì)了多級(jí)放大器，凈增益高達(dá)110dB；當(dāng)輸入信號(hào)較大時(shí)電調(diào)衰減器開始起控，確保后級(jí)元器件工作在線性狀態(tài)；運(yùn)用單刀雙擲開關(guān)來切換兩個(gè)工作頻率帶寬；然后通過引入正交、同相兩類功率分配器來完成相參和調(diào)制信號(hào)的移相和分路，并把移相后的信號(hào)電壓分別送入混頻器，經(jīng)混頻二極管檢波，產(chǎn)生兩個(gè)幅度相等、相互正交的基帶信號(hào)即Iamp。溫補(bǔ)電路的引入較好的解決了零點(diǎn)的溫度漂移問題，故障檢測(cè)電路能適時(shí)監(jiān)控該部件的工作狀態(tài)。形式：連續(xù)波(3)電調(diào)衰減器控制電壓電壓范圍：0～5V控制動(dòng)態(tài)：179。1V(50Ω負(fù)載，對(duì)應(yīng)90dBm輸入功率) (3)I/Q兩路幅度不平衡：163。177。10176。C(7)接口：電源采用穿心電容，其它采用SMA　使用環(huán)境要求及其它特殊要求正交鑒相器模塊的絕對(duì)最大額定值和推薦工作條件，存放和使用應(yīng)滿足該項(xiàng)要求。C推薦工作條件如下：(1)電源電壓(V)：177。因?yàn)檎昏b相器電路是雷達(dá)系統(tǒng)的核心部件，其中的一些關(guān)鍵指標(biāo)如：輸出噪聲、零點(diǎn)漂移、Iamp。在直接耦合多級(jí)放大電路中，當(dāng)?shù)谝患?jí)放大電路的Q點(diǎn)由于某種原因而稍有偏移時(shí)，第一級(jí)的輸出電壓將發(fā)生微小的變化，這種緩慢的微小變化就會(huì)逐級(jí)被放大，致使放大電路的輸出端產(chǎn)生較大的漂移電壓。零點(diǎn)漂移對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，脈沖壓縮后的主副瓣上疊加一個(gè)較大的直流分量，在小信號(hào)的情況下有可能把有用信號(hào)淹沒而無法檢測(cè)，導(dǎo)致系統(tǒng)誤判；其二，自適應(yīng)旁瓣相消權(quán)值的估計(jì)和修正會(huì)由于零點(diǎn)漂移的存在而產(chǎn)生較大誤差，從而降低旁瓣相消的改善因子。之前，國內(nèi)還沒有很好的解決方法，國外同類產(chǎn)品也很難達(dá)到這一水平。 放大器電壓跟隨器零點(diǎn)漂移溫補(bǔ)電路 輸出信號(hào)輸入信號(hào)圖32　零點(diǎn)漂移溫度補(bǔ)償電路原理圖由此可見，溫補(bǔ)電路的引入達(dá)到了降低鑒相器零點(diǎn)溫漂的目的。Q解調(diào)器，主要由四部分組成：90176。首先，鑒相器的幅相平衡性主要取決于90176。實(shí)現(xiàn)90176。Q解調(diào)器的工作原理[14]。Q解調(diào)器幅相平衡性的因素很多，但最關(guān)鍵因素是90176。該典型Iamp。177?！? I路基帶信號(hào)LPF1LPF1 900 3dB功分器 V7 00 3dB功分器V1 Ｖ3 V4 混頻器1 V2 混頻器2 R V5 V6 V8 Q路基帶信號(hào)圖33　Iamp。例如：若希望動(dòng)目標(biāo)處理系統(tǒng)的改善因子大于40dB，則從理論上推算出I、Q通道的幅度不一致性必須小于1%，相位正交誤差必須小于1度。其中濾波器、放大器、混頻器的幅相一致性可以通過配對(duì)的方式來解決，而90176。在研制過程中我們選取了如圖34的電路形式。(3)路間幅度不平衡：163。(5)路間隔離度：179。通過對(duì)幾種電路形式的比較，我們選取了如圖35的電路形式。165。因此大多數(shù)控制電路都采樣PIN管[16]。　整機(jī)噪聲設(shè)計(jì)通道增益、噪聲、動(dòng)態(tài)以及通帶內(nèi)的幅度波動(dòng)、通道間的幅度及相位一致性是該寬帶接收機(jī)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。為此我們采取了如下措施：(1)加強(qiáng)電源濾波，對(duì)電源線路采用分級(jí)濾波的形式，尤其是運(yùn)放必須從其根部接入濾波網(wǎng)絡(luò)；(2)在盒體設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮載波部分的隔離，以防止載波信號(hào)直接耦合到輸出信號(hào)中?！”菊滦〗Y(jié)通過電路初樣的研制，驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)方案的正確性。檢驗(yàn)清洗焊接圖41　芯組組裝流程圖裝配調(diào)試篩選檢驗(yàn)打印標(biāo)識(shí)圖42　產(chǎn)品流程圖芯組組裝流程中，焊接工藝為關(guān)鍵工藝。再在高低溫測(cè)試箱對(duì)它進(jìn)行老化測(cè)試。裝配時(shí)按要求固定芯組及SMA接頭、單排插針，焊接要合理，避免用力過大造成元件及連線開路，焊接完畢后用膠固定；另外要求裝配后應(yīng)逐個(gè)檢驗(yàn)固定螺釘松緊情況，避免振動(dòng)造成螺釘脫落?！　?yōu)化設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品的固有可靠性，電路越復(fù)雜則產(chǎn)品的可靠性就越低，所以在保證產(chǎn)品性能要求的前提下，盡量減少電路的單元數(shù)，從而提高產(chǎn)品的可靠性。(4)采取防靜電、防尖脈沖損傷措施。通過這些措施，組件的穩(wěn)定性、可靠性等滿足了國家重點(diǎn)工程的使用要求。該產(chǎn)品的詳細(xì)測(cè)試曲線如圖43~圖48。40dB。幅度不平衡性163。 　產(chǎn)品試性能如下：(1)相參信號(hào)頻率：L波段(2)調(diào)制信號(hào)頻率：L波段177。8176。(8)幅度不平衡性：163。177。　　　　　　　 結(jié)　論結(jié)　論本文介紹了L波段接收機(jī)的工作原理和關(guān)鍵電路的設(shè)計(jì)，并給出了具體產(chǎn)品的研制結(jié)果。目前，該類產(chǎn)品已被國內(nèi)近20家整機(jī)單位上機(jī)使用，并成功應(yīng)用于星彈等宇航級(jí)整機(jī)系統(tǒng)，產(chǎn)生了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。作為一門科學(xué)，高增益微波接受是幾個(gè)歷史發(fā)展趨勢(shì)集中的結(jié)果。高增益微波接受在眾多領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景引起了許多學(xué)者和研究人員的重視，同時(shí)也進(jìn)一步推動(dòng)了高增益微波接收技術(shù)的發(fā)展。由于接收機(jī)是靈敏裝置，干擾對(duì)它的影響也比大多數(shù)基帶電路表現(xiàn)得敏感，當(dāng)這些干擾頻率進(jìn)入接收機(jī)通頻帶內(nèi)時(shí)，它們被放大和鑒頻、鑒相，其原理與處理有用信號(hào)相同，因此導(dǎo)致接收機(jī)性能惡化。作為一門科學(xué)，高增益微波接受是幾個(gè)歷史發(fā)展趨勢(shì)集中的結(jié)果。高增益微波接受在眾多領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景引起了許多學(xué)者和研究人員的重視，同時(shí)也進(jìn)一步推動(dòng)了高增益微波接收技術(shù)的發(fā)展。該產(chǎn)品在國內(nèi)尚屬首次報(bào)道，整體性能明顯處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，已達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，部分指標(biāo)(如：零點(diǎn)溫漂、幅相平衡性等)已超過國外同類產(chǎn)品水平。在高集成度上，現(xiàn)代接收機(jī)采用半導(dǎo)體器件工藝飛速發(fā)展帶來的高性能，高集成度電子器件與芯片，覆蓋越來越寬的工作頻段，集成度越來越高。四、存在問題： 我們通過測(cè)試發(fā)現(xiàn)電路的輸出幅度、端口間的幅度一致性、視頻帶寬、幅度調(diào)整范圍、輸出?，F(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)與傳統(tǒng)雷達(dá)相比， 要求對(duì)動(dòng)目標(biāo)幅/相信息的綜合處理更為精確，靈敏度要求更高，現(xiàn)有的L波段接收機(jī)由于普遍存在動(dòng)態(tài)范圍小、信噪比差、IQ輸出基帶信號(hào)的幅相平衡性差、零點(diǎn)溫漂大等缺點(diǎn)，已不能滿足該類整機(jī)系統(tǒng)更高的使用要求。三、發(fā)展趨勢(shì)： L波段接收機(jī)可廣泛應(yīng)用與軍事通信和民用通信中，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義和極大的研發(fā)價(jià)值。通過該領(lǐng)域的專題研究， 成功設(shè)計(jì)了放大、衰減、開關(guān)、混頻、功分、鑒相、零度漂移和溫度補(bǔ)償補(bǔ)等關(guān)鍵電路，較好的解決了該類接收機(jī)電路中急需解決的四個(gè)難題： (1)低噪聲大動(dòng)態(tài)；(2)如何提高該類電路的幅相平衡性；(3)怎樣改善該類電路的零點(diǎn)溫漂；(4)如何提高該類電路的穩(wěn)定性和可靠性。十九世紀(jì)到二十世紀(jì)中葉微波的研究工作主要集中在較低頻段和較低功率的范圍內(nèi)，直到二十世紀(jì)六十年代脈沖功率技術(shù)的引入使電技術(shù)得到擴(kuò)展，才使高增益微波接受技術(shù)得到較大的發(fā)展。接收信道部分通常是由低噪聲放大電路、濾波器、混頻器、增益控制電路等組成，它的線性、組合干擾、噪聲、放大器等性能直接影響后續(xù)電路的性能。隨著數(shù)字集成電路的迅速發(fā)展，本振電路多采用體積小、可靠性高的單片大規(guī)模集成數(shù)字頻率合成器，因此在接收信道中存在高電平干擾信號(hào)和數(shù)字干擾信號(hào)，數(shù)字干擾脈沖具有很寬的頻譜。十九世紀(jì)到二十世紀(jì)中葉微波的研究工作主要集中在較低頻段和較低功率的范圍內(nèi)，直到二十世紀(jì)六十年代脈沖功率技術(shù)的引入使電技術(shù)得到擴(kuò)展，才使高增益微波接受技術(shù)得到較大的發(fā)展。今后，我們會(huì)更加努力的致力于該波段接收機(jī)的研究，爭取達(dá)到更高的水平。 其中，關(guān)鍵技術(shù)的解決為同類產(chǎn)品的系列化、小型化、高可靠打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。C~+85176。2V(10)隔離度：179。177。100MHz(4)通道增益：112dB(5)噪聲系數(shù)：163。圖47　60MHz帶寬通道增益與頻率 圖48　60MHz隔離度與頻率關(guān)系關(guān)系測(cè)試曲線 　測(cè)試曲線由圖47 60MHz帶寬通道增益與頻率關(guān)系測(cè)試曲線可以明顯看出，在60MHz帶寬內(nèi)曲線呈平穩(wěn)狀態(tài)，增益達(dá)到最大值，由此可得：該接收機(jī)在60MHz帶寬內(nèi)，滿足性能指標(biāo)要求。177。由此說明該接收機(jī)的設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)了最大增益，滿足性能指標(biāo)要求。組件總的工作失效率模型為(GJB/Z299B98)：lGS= ΣNi(λG ΠQ)i式中：GS—組件總失效率lGi—第i種元器件的通用失效率(混合集成電路按GJB/Z299B98)ΠQ—第i種元器件的通用質(zhì)量系數(shù)Ni—第i種元器件的數(shù)量l組件＝106對(duì)應(yīng)的MTBF預(yù)計(jì)結(jié)果為： MTBF=1/l組件=104(小時(shí))由上述可靠性預(yù)計(jì)得出結(jié)論：本電路可靠性預(yù)計(jì)大于整機(jī)的可靠性指標(biāo)，能較好滿足整機(jī)使用要求。(5)確定嚴(yán)格的工藝規(guī)范和工藝在線監(jiān)控和檢測(cè)手段?！　…h(huán)境條件對(duì)產(chǎn)品可靠性起著重要的影響，采取有效措施，提高產(chǎn)品耐環(huán)境能力是產(chǎn)品研制的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。而產(chǎn)品的可靠性都來源于可靠和嚴(yán)格的工藝在線質(zhì)量控制。標(biāo)識(shí)在制作蓋板時(shí)使用激光打印，表面的導(dǎo)電氧化處理需在打印之后進(jìn)行，防止電路外殼在惡劣工作環(huán)境下生銹。焊接時(shí)需焊地的接插件均要緊密接地，再拿到顯微鏡下，先由本人進(jìn)行鏡檢，檢查焊接元器件的接地情況以及有無虛焊、短路等。第4章　L波段接受機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試第4章　L波段接收機(jī)的整機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試　工藝設(shè)計(jì)該電路完整的工藝流程包括芯組組裝流程和產(chǎn)品流程。分析其原因，我們確定載波泄漏偏大的主要原因是腔體影響，載波信號(hào)通過空間直接耦合到Iamp。電路輸出噪聲的高低直接影響整機(jī)系統(tǒng)的檢波靈敏度。一般PIN管電調(diào)衰減器的插損可以做的小于2dB。1，U0=Ui，其優(yōu)點(diǎn)在于輸入阻抗高，輸出阻抗低，所以常用做隔離級(jí)，電路形式如圖36。寬帶微波巴倫寬帶微波巴倫 L0 RF IF圖35　雙平衡混頻器　電壓跟隨器的電路形式它屬于同相放大器。功率分配器　雙平衡混頻器的設(shè)計(jì)　　、載波抑制、以及Iamp。177。其設(shè)計(jì)指標(biāo)如下：(1)工作頻率：60MHz177。針對(duì)這些因素，我們開展了各種專題研究，同時(shí)在電路中引入了相位補(bǔ)償和相位微調(diào)網(wǎng)絡(luò)，幅度微調(diào)網(wǎng)絡(luò)等，它們的引入大大增加了相位和幅度調(diào)整的靈活性，進(jìn)一步提高了電路的幅相平衡性，獲得了很好的效果。研究證明，幅度和相位一致性受如下因素的影響：(1)90176。功率分配器的設(shè)計(jì)　　目前，隨著自適應(yīng)技術(shù)及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，自適應(yīng)旁瓣相消技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代雷達(dá)抑制旁瓣惡意有源干擾、提高雷達(dá)在復(fù)雜電磁戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境生存能力的重要手段[2]。(6)幅度不平衡性：163。 (4)輸出視頻帶寬：179。根據(jù)上述的時(shí)域分析，我們確定了如圖33所示的Iamp。移相、功分后加到混頻器2相應(yīng)輸入端口的信號(hào)電壓分別為：混頻器1： V3(t)= (31)V4(t)= (32)混頻器2： V5(t)= (33) V6(t)= (34)經(jīng)混頻和低通濾波器濾波后取出的視頻信號(hào)電壓分別為(設(shè)其振幅為A， DF=F1F2且WcWm)： V7(t)= ACOS(WcWm)t (35) V8(t)= ACOS[(WcWm)t+(90176。而混頻器的性能主要靠以下兩個(gè)方面來保證：(1)研制寬帶巴倫，注重巴倫的平衡性設(shè)計(jì)；(2)選用對(duì)稱性好，結(jié)電容小，脈沖響應(yīng)快的環(huán)行二極管堆。其次，鑒相器的動(dòng)態(tài)范圍、L0amp。其中，90176。　寬帶Iamp。我們的設(shè)計(jì)思想是這樣的：設(shè)法把鑒相器輸出信號(hào)中的零點(diǎn)漂移量取出來，然后通過溫補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)反饋到放大器的同相輸入端，與放大器內(nèi)部的溫漂成分進(jìn)行合成，從而使兩分量相互抵消或部分抵消，從而達(dá)到降低零點(diǎn)溫漂的目的[13]。C～+85176。為了表示由于溫度變化引起的漂移，常把溫度升高一度(1176。所以整機(jī)系統(tǒng)對(duì)該類電路技術(shù)指標(biāo)的提高，加大了我們的研制難度。C～＋85176。18V、+6V(2)調(diào)相控制電壓(Vc)：＋15V(3)存儲(chǔ)溫度(Tstg)：－55176。12V(6)溫度：55176。110dB(2)噪聲系數(shù)：163。3176。5mA控制方式：高電平閉塞，低電平或懸空狀態(tài)不