Ku波段卫星通信收发系统射频前端的研制

论文摘要

卫星通信是当今世界发展非常迅猛的一种通信手段,各个国家相继发射了工作在不同频段的卫星来满足自己的通信需求。上行6GHz,下行4GHz的C频段开发较早,雨衰较小,但空间资源比较拥挤,天线口径和终端设备体积也较大。由于目前Ku频段空中资源还比较宽松,天线口径较便于安装,所以工作在Ku频段的VSAT系统比工作在C频段VSAT系统发展速度要快。卫星通信收发系统射频前端电路是卫星通信系统中的一个重要部件,本文主要介绍了一种Ku波段卫星收发系统射频前端电路的设计方法,其特点是高灵敏度,低噪声,低成本,结构简单,体积小。在收发机组成方案分析,链路计算及指标(如噪声系数)分配的基础上,结合理论计算和计算机仿真,给出了各单元电路(包括各个滤波器,低噪声放大器,混频器,倍频器等)的设计和仿真结果。根据设计的结果,制作了实验电路,并进行了测试。本项目来源于赛英公司科研项目“Ku频段卫星通信地球站”,笔者在成都赛英科技有限公司进行了射频前端部分的研制。系统采用外部本振倍频同时供给发射和接收通道的结构设计,以实现整机的低成本和小体积。同时所有单元电路(除功放外)均采用了单管实现,并采用了平行耦合微带结构的滤波器,使整机结构紧凑。测试结果显示了整机低噪声,高灵敏度和较大动态范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第二章 收发前端的方案设计
• 2.1 接收前端电路的研制计划和方案
• 2.1.1 接收机主要技术指标
• 2.1.2 本设计中接收机的技术指标
• 2.1.3 本设计中接收机的技术指标论证
• 2.2 发射前端电路的研制计划和方案
• 2.2.1 发射机主要技术指标
• 2.2.2 本设计中接收机的技术指标
• 2.2.3 本设计中发射机的技术指标论证
• 第三章 倍频器的设计
• 3.1 倍频器基础理论
• 3.1.1 倍频器的分类
• 3.1.2 倍频器的噪声和可能的不稳定性
• 3.1.3 微波倍频器的实现途径
• 3.2 微波有源倍频技术研究
• 3.2.1 高电子迁移率晶体管
• 3.3 微波有源五倍频器的电路仿真设计
• 第四章 混频器的设计
• 4.1 混频器的技术指标
• 4.2 二极管混频原理
• 4.3 GaAs 肖特基势垒二极管在混频器中的应用
• 4.3.1 GaAs 肖特基势垒二极管工作原理
• 4.3.2 肖特基势垒二极管结构与电参数
• 4.3.3 应用DMK2790 进行混频器的设计
• 第五章 低噪声放大器的设计
• 5.1 低噪声放大器特点及指标
• 5.1.1 工作频率与带宽
• 5.1.2 噪声系数
• 5.1.3 增益
• 5.1.4 放大器的稳定性
• 5.1.5 输入阻抗匹配
• 5.1.6 端口驻波比和反射损耗
• 5.2 Ku 波段低噪声放大器的仿真设计
• 第六章 功分器和功率放大器的设计
• 6.1 功分器的设计
• 6.2 功率放大器的设计
• 第七章 滤波器的设计
• 7.1 滤波器的主要技术参数
• 7.2 平行耦合微带线带通滤波器的设计流程
• 7.3 本系统中用到的滤波器的设计
• 第八章 系统测试
• 8.1 接收测试
• 8.2 发射测试
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果