卫星高频头设计.docVIP

Ku波段卫星高频头设计 概要 设计，模拟，制作Ku波段的直接广播卫星接收系统中的低杂讯放大降频器。 Ku波段为10.7GHz~12.75GHz; 卫星全向辐射功率(EIRP),在此ASTRA 1A的EIRP为52dBw. 传播损失：从卫星传送讯号到接收端时，中间这一段的损失。 EIRP 52 dBw 传播损失 162.7 dB/m2 雨衰损失 1.5 dB 碟型天线有效接收面积 -7.36 dB/m2 到达卫星接收端的载波功率 -119.6 dBw 讯号流程: 天线接收到10.7~12.75GHz微弱卫星讯号，经过低杂讯放大降频器放大微弱讯号，且将讯号降至中频(IF),经过同轴电缆传到室内的卫星接收机(Satellite Receiver),经过调谐器先择所需的频道，此频道经过带通滤波器进入解调器变成基频讯号，最后经过视频及音频的处理输出到电视。 卫星高频头的功能要求: 增益在50~60dB之间; 杂讯指数低于1.0dB; 本振相位杂讯要求:-70dBc/Hz(1KHz),-86dBc/Hz(@10KHz),105dBc/Hz(@100KHz); 降频并输出中频; 接收系统主要分为几个部分：包括 第一步：系统评估（元器件选择） 　 射频第一级 射频第二级 滤波器 混频器 中频放大器 加总 组件名称 NEC NEC 微带线型 FUJL 　 　 　 NE325S01 NE425S01 　 FMM5107ML 　 　 　 最差 最好 最差 最好 最差 最好 最差 最好 最差　 最好 增益 11 12.5 10.5 12 -3 -2 32 40 50.5 62.5 杂讯指数 0.55 0.45 0.8 0.6 3 2 9 7.5 0.99 0.59 以上用Agilent Technologies AppCAD做系统评估。 第二步:放大器设计(特性要求：增益24Db,noise 0.7dB),用Microwave Office模拟. 13V与18V切换线路.(第一级,第二级放大器线路) 仿真后图形: 第三步:镜像抑制滤波器设计. 特性要求：110.7~12.75GHz通带插入损耗3db以内；2带内反射小于-15db;3阻带小于-30db,镜像频带主要在7.8~9.5GHz,用Microwave Office模拟仿真后波形 转成layout后图形 第四步：本振设计(9.75GHz和10.6GHz) 本振相位杂讯要求:-70dBc/Hz(1KHz),-86dBc/Hz(@10KHz),105dBc/Hz(@100KHz); 一般振荡器晶体管Ft需大于振荡频率的2~3倍，NEC 2SC5508电流增益截止频率为25GHz 9.75GHz输出频谱图； 10.6GHz输出频谱图 常温(25°C) 低温(-40°C) 差异 高温(60°C) 差异 9.7506GHz 9.7491GHz -1.5MHz 9.7516GHz +1MHz 10.5991GHz 10.5979GHz -1.2MHz 10.5998GHz +0.7MHz 第五步：混频器与中放设计 采用环形耦合电路，有射频，本振的输入及两个输出； 此部分着重Insertion loss和隔离度 由射频端(RF INPUT)顺时针方向到本振(LO INPUT)共1/2波长，而由射频端反时针方向到本地振荡端共全波长，因此当射频讯号经过顺，反时针方向到LO端后相位为反相，讯号相互抵消，因此建立了射频讯号与本地振荡端讯号的相互隔离度。 这个部分用Microwave office高频电路模拟软件来做Insertion loss和隔离度模拟。 针对本低杂讯放大降频器的需求，射频输入讯号为10.7GHz~12.75GHz,Z0为50欧，√2Z0=70.7欧,使用ROGERS RO4003电路板材，经过计算，在此频率范围内50欧的微带线线宽为1.2mm,70.7欧的微带线线宽为0.7mm,另外在此频率范围1/4波长的微带线长度为4mm, 利用以上数据画出环形耦合电路图 插入损耗模拟结果 本振与射频端之间的隔离度模拟结果 中频(IF)端设计 由于FMM5107ML的输出端没有内建阻抗匹配线路，因此FMM5107ML输出端必须设计阻抗匹配与输出端(75欧)相匹配，以得到最大的讯号功率输出。 中频端线路模拟，调整TL1和TL3的长度可以达到最佳的电压驻波比(VSWR). 中频输出端输出反射损耗 混频，中频放大pcb部分 因pcb出板后，需做调整，所以线路中会有少许线宽调整。 待续………. 本振 中