Yang Guangxi

(Aviation civile sud-ouest contrôle du trafic aérien processus de construction du siège ATC, Chengdu 610202)

Faible bruit amplificateur méthode de conception en utilisant la théorie des RF, les besoins actuels de l'aviation avant la fin de l'air du récepteur radar en bande C, conçu un gain élevé, à faible bruit, performance stable de l'amplificateur, la bande C pour répondre aux exigences de l'extrémité avant du récepteur embarqué .

Un amplificateur à faible bruit; simulation de liaison; radars en bande C

Avec le développement des technologies de communication, les exigences de qualité de communication à bord continuent d'augmenter, un gain élevé, une sensibilité élevée, une grande gamme dynamique du récepteur frontal joue un rôle important [1]. amplificateur à faible bruit (LNA) à la pointe du récepteur de radar, les signaux de réception de l'antenne, par un amplificateur à faible bruit, à amplifier le signal RF faible, tout en réduisant le bruit. Que l'étude actuelle des systèmes civils de suppression des interférences de communication air-sol l'aviation, la conception radar de contrôle du trafic aérien, ou la conception de la radio de l'aviation civile, a besoin d'un petit facteur de bruit, signal d'amplificateur à faible bruit par rapport au bruit de se détériorer aussi petit que possible, un gain élevé. gain élevé, faible bruit, une performance stable, un amplificateur à faible bruit est très important pour améliorer la sensibilité et la qualité de la communication dans l'air récepteur embarqué pour améliorer la machine [2], tout en offrant une variété de communications et technicien de protection réglementaire de navigation radar familier avec cette production d'équipements électroniques de fréquence radio est une compétence essentielle.

1 amplificateur à faible bruit théorie de base de la conception

Un amplificateur à faible bruit à l'extrémité avant du récepteur de l'aviation radar aéroporté joue un rôle essentiel, qui est basé sur la simulation et la conception de la théorie des micro-ondes et la théorie des réseaux d'adaptation d'impédance, qui a été analysé séparément ci-dessous.

1.1 réseau micro-ondes de circuit équivalent

Dispositif actif peut être résumé comme un dispositif multi-ports, et un transistor peut être considéré comme ici réseau à deux ports avec des coefficients de réflexion et des paramètres S sera décrit les caractéristiques de base de ce réseau [3].

. La figure 1 est un réseau à deux ports résumé, selon la définition des paramètres S peut être utilisé pour caractériser l'incident normalisé ondes réfléchies normalisées:

Cette entrée et de coefficients de réflexion de sortie le coefficient de réflexion pour la in out deux ports:

Dans la formule ci-dessus yS, respectivement L coefficient de réflexion de la source et la charge, lorsque le correspondant de formule (2) est suivie d'un zéro. Il dit réseau de puissance incidente:

Charge Puissance absorbée:

1,2 impédance de l'amplificateur RF sous la forme de

Comme travaillant dans la bande C, dans le cadre de fréquences micro-ondes, la théorie de la tension de circuit classique et les formes actuelles ont été remplacés par des champs électriques et magnétiques dans la forme, la conception de circuit est effectuée lorsque doit être considéré comme l'adaptation d'impédance [4].

Pour la conception de l'amplificateur à faible bruit, les fonctions de circuit d'adaptation pour réduire le facteur de bruit peut augmenter l'effet de la puissance de sortie, mais peut aussi jouer un rôle dans l'amélioration de la stabilité du transistor. Dans la conception réelle du circuit d'adaptation, l'adaptation est souvent mis en oeuvre sous la forme d'un mélange distributif à constantes localisées. Couramment utilisé sous forme de correspondance localisées Pi et l'appariement de type T, la correspondance est lignes microrubans généralement distribués, adaptateur d'impédance ouvert, un tronçon de court-circuit, etc. [5].

2 spécifications de conception du papier et des programmes

2.1 Design Index

Conformément aux exigences réglementaires de l'aviation civile, de la théorie RF, la vérification des logiciels de simulation, la conception d'un des conditions de travail approprié à bord dans un amplificateur à faible bruit, les principaux indicateurs techniques sont les suivantes:

(1) Plage de fréquence: 300 MHz 5 ~ 5600 MHz;

(2) le facteur de bruit: NF1.3 dB;

(3) obtenir: Gp30 dB;

(4) Gain Planéité: G1 dB;

(5) Perte de retour: Lr-15 dB.

2.2 transistor de sélection

transistor considère ce qui suit la sélection principale:

(1) travaillant bande de fréquences;

(2) le facteur de bruit;

(3) les exigences de gain.

Comme le travail de conception dans la bande C, il faut un gain relativement élevé, faible bruit, a décidé d'utiliser ATF36077 Avago haut transistor à mobilité électronique. Le transistor est un dispositif à semi-conducteur en arséniure de gallium (GaAs) ayant une fréquence élevée, haute température, la performance à basse température, à faible bruit, une forte résistance de rayonnement, etc., l'environnement de travail est très approprié pour l'air [6]. Il fonctionne en 2 ~ 18 GHz gamme de fréquences est large, et un niveau de bruit ultra-faible, le gain dans la bande C peut atteindre plus de 16 dB.

2.3 Configuration du circuit

Les indicateurs présentés en face du port écho des exigences plus élevées, en particulier le retour d'entrée, mais en faisant un match d'entrée amplificateur à faible bruit, écho d'entrée avec le facteur de bruit ne peut pas être les deux en même temps. Pour assurer un bon retour d'entrée, la conception actuelle utilise une structure équilibrée, tout en améliorant la perte de rendement peut assurer la stabilité, à savoir, il y a un problème de quelle manière le circuit peut encore travailler, conformément à la grande stabilité des communications dans l'air exigences [7].

exigence de gain de 30 dB, il est difficile de répondre aux exigences d'un seul tube, cette structure utilise deux séries, par couplage capacitif, tout en réalisant le circuit de gain élevé peut également réduire le facteur de détérioration sur la figure suivante du bruit.

2.4 Budget Indicateurs

gain de liaison égal au gain et des niveaux, par la formule (5) est calculé:

Dans lequel le bruit du système de liaison peut être calculée par la formule (6):

gain de l'indice d'évaluation, figure de bruit et ainsi de suite par le logiciel de simulation de lien Syscal, de l'évaluation des résultats du budget de lien montre que le bruit de lien figure de 0,81 dB, le gain de liaison de 31 dB, pour répondre aux exigences de conception, il est possible .

2,5 schéma fonctionnel Lien

La figure 2 est un schéma de principe de la liaison globale du système, dans lequel le mélange comprend deux ponts et un amplificateur à deux étages.

3C-bande de conception de simulation d'amplificateur RF

La conception est basée sur une tôle à haute fréquence Rogers4350B épaisseur de 30 mil, la constante diélectrique Er 3,66, 0,04 tangente de pertes, une faible perte, une performance stable, la conception de circuits appropriés pour une utilisation dans la bande C.

3.1 Analyse de stabilité

simulation de niveau circuit en utilisant le logiciel de simulation ADS Agilent, Avago Technologies conception de circuits à transistors ATF36077, la stabilité de la simulation d'une part, à travers la source afin d'améliorer la stabilité de rétroaction négative dans la forme, ici sous la forme de microruban , on peut améliorer la stabilité, et d'autre part, ne sera pas une détérioration du facteur de bruit. La figure 3 est un schéma de principe d'une seule simulation de la stabilité du tube. La figure 4 est une simulation de la stabilité de la courbe obtenue, la figure 4 montre que moins de 5 ~ 6 GHz plage de fréquence du transistor est dans un état stable.

3,2 simulation de l'amplificateur à un seul étage

La ligne microruban est ensuite converti de préférence en une simulation réelle d'une seule ligne microbande de l'étage amplificateur à transistor.

5 à 7 une représentation unique de l'étage amplificateur optimisé. . On comprendra d'après la figure 5, la seule étape amplificateur à gain jusqu'à 16 dB, l'isolement inverse maximum est de -20 dB;. La figure 6 est une perte de rendement des ports d'entrée et de sortie, il peut être vu, l'impédance du port de bon;. La figure 7 il donne le facteur de stabilité et le facteur de bruit du circuit, dans lequel le facteur de bruit d'environ 0,4 dB. Le principal correspondant figure de bruit, un problème d'écho peut être améliorée par une structure ultérieure équilibrée, la conception de l'amplificateur à un seul étage aux exigences de performance se rencontrent.

3.3 simulation en cascade à deux étages

Étant donné que le gain d'un seul étage amplificateur est de 16 dB, les conditions requises pour atteindre l'objectif de 30 dB exige cascade à deux étages, cascade conçu sous la forme d'un couplage capacitif, la figure 8 est un schéma de simulation en cascade à deux étages.

La nécessité d'affiner le circuit après cascade à deux étages, depuis le premier gain de l'étage est de 16 dB, la deuxième étape affaibli l'impact sur le chiffre global de bruit de la cascade, la mise au point en cascade et l'indice planéité de gain, en prenant en compte la carte du bruit 9 à 10 sont des résultats de simulation en cascade.

La figure 9 montre la perte de retour d'entrée et de ports de sortie et un courbes de gain et d'isolation, vu de l'entrée la figure et le retour de sortie de perte à la fréquence centrale sont inférieures à -15 dB, avec une bonne correspondance, le gain en cascade de plus de 32 dB, le gain jusqu'à une planéité de 0,8 dB. La figure 10 est un facteur de stabilité et une courbe de facteur de bruit, l'amplificateur en cascade reste stable, et la bande figure de bruit maximum 0,52 dB, les indicateurs répondent toujours aux exigences.

simulation de circuit d'équilibrage 3.4

Selon l'analyse de la section 2.3, la conception actuelle utilise une architecture équilibrée. Les deux ensemble amplificateur en cascade dans un petit module nommé C_LNA, le module d'équilibrage construit en utilisant un schéma de principe de circuit, tel que représenté sur la Fig.

circuit d'équilibrage figure 11 sont introduits avec 3 dB pont de sortie en quadrature, assure que le port de circuit de récepteur embarqué, tout en améliorant la fiabilité de l'écho. Dans les traces de circuits réels à faire attention à la cohérence des deux haut et en bas, un gain de cohérence, une phase de cohérence, sinon la cohérence et vers le bas, il aura une incidence sur la puissance de la synthèse. A la sortie de l'ajustement de phase de fin peuvent être réservés ligne microruban, ou si l'amplificateur de puissance en raison de différences conduisent à des différences dans le pont vertical deux phases, la phase peut être compensée par la coupe de la longueur du microruban, réalisant en fin de compte une meilleure liaison effets de la route.

Pour vérifier encore les performances de large bande, large bande de fréquence de simulation 1 GHz ~ 6 GHz.

Voir sur les figures. 12 et 13, ports d'entrée et de sortie à l'intérieur du retour de la bande de travail perte sont -25 dB ou moins, le gain est supérieur à 30,5 dB, la marge de fluctuation de 0,33 dB, le facteur de bruit de l'extrémité de sortie est inférieure à 1 dB, peut être vu à partir du circuit 13 de la Fig. dans la 1 GHz ~ 6 GHz large bande gamme sont stables. En résumé, la conception de haute performance est faible supérieure dans l'air en bande C bruit amplificateur mesures de performance conformes à toutes les exigences, certains indicateurs ont également une grande marge.

4 Conclusion

Un amplificateur à faible bruit dans l'avant-garde du récepteur, des indicateurs de qualité qui détermine directement le bien-fondé de la performance du récepteur. Principalement pour la figure de bruit, le gain et retour compromis de perte dans le processus de conception, tout en respectant le retour d'entrée et le gain, l'optimisation de la figure de bruit. Le logiciel EDA Agilent est 2.5 ADS-dimensionnels logiciel de simulation pleine onde, offrent des modèles de simulation riches et précises pour être conçu par l'utilisation rationnelle des logiciels qui peuvent accélérer les cycles de conception de produits, de réduire les coûts de développement et d'améliorer le taux de réussite de la conception des produits. La machine contenue dans les présentes, le récepteur en bande C frontal est nécessaire, la conception d'un choix raisonnable, avec le produit réel, l'utilisation de l'ADS simulation logicielle de simulation Agilent concevoir un amplificateur à faible bruit de haute performance.

références

[1] Wuren Biao, Gong Li Ping, HU Tie Joe. La conception et la mise en uvre du système [J] Aviation antiparasite communication au sol. Université de l'aviation civile de Chine, 2009,27 (2): 1-5.

[2] Luo Xudong. Récepteur radio RF développement avant la fin de l'aviation civile [D] Chengdu: Université des sciences et de la technologie électronique, 2008.

[3] LUDWIG R, BOGDANOV G. conception de circuits RF théorie et applications [M] Wang Zaiyu, Wangxin Yue, et al, Pékin. L'industrie électronique Press, 2002.

. [4] En Liaocheng base de la technologie micro-ondes [M] Xi'an: Xi'an Université des sciences et de la technologie électronique Press, 1994.

[5] Yangguo Min, Xiao haut niveau RF à faible conception de circuit amplificateur de bruit [J] Electronic Technology Mesure, 2006, 29 (1): 1-2.

[6] Guo Qing, Lv Shengang.Cband solide conception de module T / R état d'application SAR [C] AsiaPacifi Coference sur radar à ouverture synthétique, Xi'an, 2009 :. 345-347.

[7] Fanning Song, Xiada, Ho hui Radar ATC .S-bande de conception 2,2 kW ASPS ensemble [J] Radar Moderne, 2013, 35 (6): 65-68.

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