Avec le développement de la technologie de communication radio et de la technologie de l'information électronique intégrée, les exigences du système vers le récepteur à micro-ondes à bande ultra large, et la miniaturisation d'approfondissement général . En tant que composant de base du récepteur de micro-ondes, le signal reçu dans une unité d'interface d'extrémité avant à fréquence radio ou à la sortie de l'antenne à partir des processeurs de signaux d'antenne nécessaires à bande étroite signal IF, qui est directement liée à la taille et la capacité de performance du récepteur entier.

Actuellement, les produits miniaturisés frontaux ultra-large bande du récepteur sont soumises à la taille du filtre basse fréquence, le minimum de fréquence d'entrée RF chute de 0,4 GHz , la plupart choisir si la fréquence de sortie au-dessus de 1 GHz , ou seulement pour circuit amplificateur de filtre avant conversion sont présentées .

Miniaturisé conception frontale ultra-large bande récepteur en utilisant le présent mémoire matures, hautement intégré la technologie micro-assemblage multi-puces (Multi-Chip Micro-paquet, MCM), le choix des jetons de filtre et la miniaturisation filtre LC multifonctionnel, pour répondre à la performance du produit en vertu du principe d'une réduction des exigences de taille importante. Le produit réalise 0,1 GHz ~ 18 GHz couverture complète de la bande à micro-ondes, facile à intégrer dans divers micro-ondes unique / multi-canal indiscret ayant perspective large application.

Les exigences techniques du récepteur frontal 1

Utilisation frontal de récepteur de la bande est de 0,1 GHz ~ 18 GHz, un gain typique de 35 dB, le gain de l'ensemble des fluctuations de fréquence de ± 3 dB. pré-filtrage puis frontal de récepteur doit être amplifiée, le facteur de bruit au-dessus de la plage de température requise 22 dB. Sortie si la fréquence centrale de 140 MHz, 2 MHz et 80 MHz, avec deux bandes passantes En variante, la 50 correspondant: facteur de forme dans la revendication 3 et respectivement 1.75 2.5. Sortie P-110 dBm, la sortie limiteur 15 dBm, IF rejet de rejet et de l'image des deux 70 dBc. Si l'entrée RF et de sortie sont nécessaires VSWR 2.5: 1.

Conception et mise en uvre d'un récepteur frontal 2

2.1 Circuit Design

Récepteur schéma fonctionnel de circuit d'extrémité avant représentée sur la figure 1, la partie RF peut être divisé en deux parties et la partie de mélangeur.

RF récepteur partie d'extrémité avant de la première pré-filtré en utilisant une configuration de circuit réamplifiés. RF partie de l'étage d'entrée de la commande de gain manuelle (Manuel de contrôle de gain, MGC) atténuateur à commande numérique, le signal de commande de gain est grand, puis divisé en 0,1 GHz ~ 6,2 GHz et 6,2 GHz ~ 18 niveau GHz par deux commutateur à double jet unipolaire . 0,1 GHz ~ 6,2 GHz est divisée en filtres de filtre de présélection 10 segments, et des amplificateurs à faible bruit utilisé en trois étapes (Low Noise Amplifier, LNA) pour amplifier; 6,2 GHz ~ 18 GHz filtre de sous-segments 4 filtres de présélection et LNA pour l'utilisation zoom. Un total de 14 bandes durée présélectionnée, en plus des première et deuxième sections, les sous-bandes de fréquences restantes sont utilisées pour augmenter le filtre à capacité anti-brouillage, et la bande conservent un chevauchement suffisant entre les bandes adjacentes pour assurer l'intégrité du signal. bande DÉTAILLÉE présélectionné est alloué comme indiqué dans le tableau 1.

Le circuit mélangeur en utilisant une partie de l'architecture de récepteur superhétérodyne, par trois programmes de conversion inférieur à 0,1 GHz ~ de fréquence de signal 18 GHz pour une fréquence centrale de 140 MHz signal IF. Lorsque le premier mélangeur, la bande de fréquences du signal d'entrée conformément à haute / basse deux types IF1: la bande de fréquences 0,1 GHz ~ 6,2 GHz à 8,2 GHz, 6,2 GHz ~ 18 GHz bande de fréquence de 4,2 GHz. Dans ce mode de réalisation de la conversion de fréquence, un premier étage signal d'oscillateur local (oscillateur local, LO) pour couvrir seulement 8,3 GHz ~ 19,7 GHz, le synthétiseur de fréquence peut être réduite difficile à réaliser. Deux types de sélection par l'interrupteur IF1, à la seconde fréquence sont mélangés pour abaisser la fréquence LO2 IF2 est de 1,2 GHz, et enfin à travers la troisième LO3 de fréquence de mélange du IF3 de fréquence à 140 MHz, et l'utilisation de deux largeurs de bande différentes les sorties des filtres de sélection de largeur de bande, le système de traitement de signal.

2.2 Analyse des indicateurs clés

Pour un système à bande ultra large récepteur, l'ensemble de planéité de gain de bande, la suppression de / des fréquences de miroir et des combinaisons du degré d'indicateurs de suppression des interférences difficiles à atteindre, et affectent directement les performances du système. Facteur de bruit du système de réception lui-même est un indicateur important, dans ce scénario d'application, mais le récepteur frontal, à faible bruit unité d'interface de pré-terminaison ayant certain gain d'antenne, requis pour recevoir l'extrémité avant du premier filtre de présélection, nécessitant ainsi un facteur de bruit inférieur .

2.2.1 Analyse du récepteur planéité de gain frontal

Récepteur frontal couverture de fréquence 0,1 GHz ~ 18 GHz, en vue d'assurer la planéité de gain-bande complète pour répondre aux exigences de ± 3 dB, une conception particulière dans les trois aspects suivants:

(1) avant que le circuit mélangeur selon la fréquence est divisé en quatre segments, chacun à l'aide de séparer le LNA, tel que représenté sur la Fig. 1, l'indice de planéité de gain pleine bande est relativement facile de se décomposer en quatre indice de planéité de la sous-segment de gain réalisé .

(2) la sélection des composants de bonnes performances à large bande, et sélectionne un égaliseur ou un amplificateur d'égalisation vient compenser la planéité. Alors que atténuateur lien de réserve réchauffant, un gain élevé à faible fluctuation de température est compensée.

(3) réservé pour un IF3 MGC sur la chaîne d'amplification de trois fréquences, des fluctuations de gain à différentes fréquences RF pour compenser par la compensation de gain numérique.

Par la conception assure décrites ci-dessus que la fluctuation de gain de ± 3 dB dans l'ensemble bande de fréquence et la plage de températures.

2.2.2 récepteur fin / fréquences miroir analyse d'inhibition devant

Dans le système / de réception du miroir de suppression de fréquences nécessitent généralement au moins 10 dB supérieure à la plage de dynamique du système. Dans / suppression de fréquences miroir est conçu avec deux points principaux: (1) le système de lentilles de calcul / réception correcte à tous les niveaux des fréquences, (2) la planification rationnelle du filtre réjecteur de bande selon les niveaux de fréquence.

Cette conception du récepteur d'extrémité avant calcule d'abord le programme de conversion en fonction de la première étape, deuxième étape et de la fréquence intermédiaire du troisième étage et les fréquences de miroir, dont les fréquences peuvent indirectement deuxième étape ou la troisième étape / image signal de fréquence, et la volonté indice d'inhibition calculé à différentes fréquences attribuées au filtre passe-bande et filtre passe-bas à tous les niveaux, et pour réserver une marge suffisante dans la conception pour garantir que la dernière / la suppression de fréquences miroir satisfait 70 dBc les exigences de l'indice.

2.2.3 ADS simulées récepteur interférence de montage d'extrémité avant

Mentionné dans la section précédente / fréquences de miroir parmi les sources les plus évidentes d'ingérence, mais le système de réception à large bande, peut également se produire dans une variété d'autres sources d'interférence dans la conception difficile à trouver, par exemple entre les niveaux de signal LO combinaison de fréquences, ou la fréquence du signal RF et la combinaison de signaux LO d'ordre supérieur spécifique, etc., désignés collectivement par une combinaison de la perturbation . Après avoir reçu la conception front-end, pour éliminer l'influence d'une combinaison d'interférence de la combinaison de suppression des interférences, tout d'abord besoin de déterminer quelles combinaisons interférence est présente. Après l'achèvement de la conception de l'article de circuit et la sélection des composants, à l'aide du système AdvancdDesign (ADS) logiciel de simulation S-paramètre simulation complète lien, une combinaison d'analyse et d'exclure les interférences . modèle de simulation de liaison représenté sur la figure.

Le modèle recevra l'extrémité avant de composants clés (filtres, amplificateurs, etc.) des données mesurées dans l'émulation S21, le mode de fonctionnement du système de réception analogique, le changement de LO et RF LO fixe sont deux façons de changer les interférences RF fixe pour trouver des points. De cette manière, avant de positionner le circuit en fonction de la combinaison de plusieurs types d'ingérence dans la conception des programmes difficiles à trouver, et en optimisant l'agencement de circuits et paramètres des composants exclus.

La simulation a confirmé la composition et de la différence de phase de mesure de suppression d'interférence physique est à moins de 10 dB, et peuvent être conçus pour un guidage précis du récepteur frontal. Pendant ce temps, le modèle de simulation est en outre conçu pour recevoir l'extrémité distale de la planéité de gain.

2.3 Conception d'extrémité avant du récepteur miniaturisé

Dans la structure, en utilisant les deux côtés de la mise en page, positif pour la liaison de fréquence radio, le circuit d'alimentation et de commande pour la surface arrière, les deux surfaces de la cavité par la profondeur de planification rationnelle, l'épaisseur totale du module de commande de 9,5 mm, la facilité d'intégration du système, la sélection connecteur SMP RF poussoir de type subminiature RF connecteurs coaxiaux, le connecteur sélectionné connecteurs électriques rectangulaires micro-J63A basse fréquence, chacun ayant une petite taille, un poids léger, d'excellentes caractéristiques de performance anti-vibration.

partie de liaison RF utilise une solution tout-puce, la connexion entre le dispositif de puce à travers la ligne microruban processus de MCM. RF couverture de conception de la cavité avec deux couches, une plaque de couche interne en utilisant une pince à agrafer vis à tête, d'améliorer l'isolation entre les lignes de transmission, et pour faire en sorte qu'aucune résonance de la cavité peut affecter les performances, la couture au moyen d'un couvercle externe au laser soudé, pour assurer l'étanchéité de la section RF.

Miniaturisation est important et difficile à filtre frontal à bande ultra large récepteur. Cette conception du récepteur frontal, 0,8 GHz ~ bande des 18 GHz choisi trois puce de filtre interrupteur MMIC comme un pré-filtre, chaque puce de filtre comprend deux commutateurs commutent feuille et plusieurs filtres, un total de trois section de filtre 10 intègre est, pour 0,1 GHz à 0,8 GHz commutateur pré-filtre puce de filtre à bande est temporairement non recouverte, le choix de la taille du filtre LC 3 est atteint, le filtre LC en utilisant des inducteurs bobinés sur mesure et des condensateurs à puce, à 9 mm x 5 mm 2 mm de d'atteindre un volume dans la performance d'un filtre LC classique. bande passante IF2 et IF3 de 80 MHz des filtres passe-bande utilise également ce type de filtre LC. D'autres filtres MEMS de filtre passe-bande, haut / filtre passe-bas et un filtre MMIC ruban de scie étroit ou similaire.

3 reçoit l'extrémité avant des résultats des tests de physique et Index

Miniaturisé frontal de récepteur ultra-large bande tel que représenté sur la figure 3 et la figure 4. Récepteur frontal entrée RF, IF port de sortie et un port J63A étroite de basse fréquence située sur le côté gauche de. La figure 3, le port d'entrée 3 voies étroites LO sur la droite, les côtés gauche et droit dudit dispositif d'interface, le système est facile à intégrer. Supérieure et sur les côtés inférieurs de l'orifice de mise au point d'interface peuvent être connectés au circuit avant le premier mélangeur, un circuit à large bande pour faciliter la planéité de débogage, après la mise en service et de déconnecter un circuit interne.

Depuis les travaux large frontal de récepteur de bande, il couvre une pluralité d'octaves, et donc le test, en utilisant d'abord la quantité de compensation de chaque planéité de gain bande de fréquences analyseur de réseau vectoriel à travers un mélangeur avant l'essai de liaison, mise au point, et détermine à partir du port de débogage les résultats de la prise d'essai de la bande comme représenté à la Fig.

Le chemin de commutation du port de mise au point de la section d'onduleur, l'utilisation de sources multiples de signaux et l'analyseur de spectre de la indicateurs techniques pleine compensation de gain de liaison après le test, les résultats des essais présentés dans le tableau 2.

Récepteur compensation de gain frontal par l'atténuateur commandé numériquement, ce qui réduit considérablement le débogage d'aplatissement de gain intégral de la bande difficile du module à bande ultralarge; grâce à une conception rationnelle, pour obtenir un VSWR de débogage libre, les autres indices, le dispositif de débogage selon les premiers résultats pour déterminer les paramètres pour chaque point de mise au point constituant des produits en aval. Après le succès de la production de masse, vérifiez les capacités de débogage récepteur frontal avec libre, seul testeur ou système de test automatique peut tester les indicateurs, avec une bonne fabricabilité.

4 Conclusion

Cette conception d'une extrémité avant à bande ultralarge récepteur miniaturisé, une pluralité de dispositifs MMIC interne intégré et miniaturiser le filtre, qui couvre la fréquence entière de fonctionnement de 0,1 GHz environ 18 GHz, la taille de seulement 119 mm × 61 mm × 9,5 mm, pour chaque Type de communication / micro-ondes projets Eavesdropper. Le module utilise un NC La compensation de gain pour résoudre le grand module de planéité gain de la bande ultralarge le débogage des problèmes difficiles, pour atteindre une production de masse de débogage libre, d'améliorer considérablement la productivité et réduire les coûts de production. L'ultra-large bande universel récepteur frontal miniaturisé a été appliquée avec succès à une pluralité de signaux ultra large bande indiscret système de communication à micro-ondes, vérifiez bien la fiabilité de la conception, l'avenir sera largement utilisé dans divers types de indiscret ultra-large bande système.

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Informations sur l'auteur:

Tang Ting Yu

(Sud-ouest de la Chine Institut de technologie électronique, Chengdu 610036)