【摘 要】
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随着微波通信技术的迅速发展与卫星通信传统频率资源的逐步饱和,开发Ka频段卫星通信的时机与技术基础已经成熟。因此各国对Ka频段通信产品的需求与研发力度不断提升,这就对Ka频段地面检测设备提出更多的需求与更高的要求。射频收发系统是通信检测设备的关键组成部分,其指标直接决定整个检测设备的性能。本文以标准化、高性能为目标,基于微组装工艺,完成对Ka频带通用宽带地检射频收发系统的研制。本文首先针对射频测试设
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随着微波通信技术的迅速发展与卫星通信传统频率资源的逐步饱和,开发Ka频段卫星通信的时机与技术基础已经成熟。因此各国对Ka频段通信产品的需求与研发力度不断提升,这就对Ka频段地面检测设备提出更多的需求与更高的要求。射频收发系统是通信检测设备的关键组成部分,其指标直接决定整个检测设备的性能。本文以标准化、高性能为目标,基于微组装工艺,完成对Ka频带通用宽带地检射频收发系统的研制。本文首先针对射频测试设备与宽带高性能Ka频段收发系统的发展情况进行详细的调研,并对其做出总结性介绍。以此为基础提出国内先进、国际一流的检测设备收发系统技术指标。通过对比几种常用方案,优选出性能最佳的“超外差”作为系统变频架构,选定一中频为3030MHz,基带中频为70MHz,对射频宽带进行频率划分,并根据系统指标要求分别对收发系统进行详细地设计与仿真。该收发系统能够满足绝大多数Ka频段卫星通信产品的检测需求,且能兼容于同标准的S-、C-、X-频段地检系统。其次,本文对收发系统有源芯片进行调研选型,在保证系统性能的基础上,减少对国外芯片的依赖,实现国产化。同时本文对系统中关键性的无源器件进行了优化,主要包括:无源滤波器的小型化、分支线定耦高阻线的实现与宽带匹配结构设计。对于射频滤波器,分别设计出带内插损低于3dB,近端杂散抑制高于40dBc的基片集成波导滤波器与平行耦合线滤波器,在此基础上通过半模基片集成波导技术与交指线结构分别对两者进行小型化。对于中频滤波器,设计出基于缺陷地技术,采用SRR结构,一中频处插损<2dB,二次谐波抑制度>35dBc的低通滤波器。对于Ka频段分支线定向耦合器,采用DGS技术解决分支线阻抗过高、工艺难实现的缺陷。对于宽带过渡结构,采用短节变阻线结构,在有限面积内完成Rogers5880微带与陶瓷薄膜介质之间的阻抗变换。最后,根据通用标准尺寸与系统设计方案对信号链路、电源控制电路及腔体结构进行一体化设计,其单模块尺寸为147*87*14mm~3。其中射频链路结构采用加载载片的方法实现器件的便携式拆装。最终加工实物,并对整机进行测试,测试结果表明:该收发系统实现4GHz宽带覆盖,谐杂波抑制>90dBc,发射系统输出动态范围-50～10dBm,1dB压缩点>14dBm,输出平坦度<±0.5dB;接收系统接收动态范围覆盖-60～30dBm,最大增益>60dB,噪声系数<12dB。
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