EHF频段上变频器的设计及实现

EHF频段上变频器的设计及实现EHF频段是下一代卫星通信系统优选的工作频段，设备的研制越来越迫切上变频器是系统中关键的设备，通过应用仿真软件对频率配置、杂散等指标进行了仿真分析，研制了上变频器，设备实现了L频段到EHF频段2GHz带宽的频率变换，EHF频段1dB输出功率大于+16dBm2GHz带宽内幅频特性小于315dBo通过增加补偿措施，实现较小的带内幅频特性引言上变频器是卫星通信系统上行链路的主要设备，主要功能是完成中频到射频的频率变换，提供适当的增益并能实现链路增益的调整EHF频段30〜300GHz和其他频段相比，具有可用带宽宽、干扰少、设备体积小的特点EHF频段通信容量大，可以大大提高扩频、跳频等抗干扰、抗截获措施的性能目前，国际上EHF频段军事通信卫星大部分工作在44GHz/20GHz频段EHF频段上变频器研制的难点在于工作频率高，加工、制造工艺复杂；中频相对带宽比较宽，带内幅频特性指标难实现；设备3次变频的输出杂散控制比较困难

1、方案选择EHF频段的上变频器主要设计技术指标

①增益＞25dB；

②幅频特性〈5dB/2GHz；

③杂散抑制＜-50dBo变频器的设计的关键是设备中的中频选择即频率配置以及电平分配从频率变换的过程来看，变频器可以分为一次变频、二次变频和多次变频等形式上变频器中若采用一次变频方式，由于中频频率相对于射频输出频率较低，且射频输出工作带宽大于中频输入带宽，本振频率会泄露在射频输出工作带宽内为了避免本振频率的泄露，必须在设备的输出端加一个抑制本振频率的带通滤波器，且该滤波器的中心频率必须与带通滤波器和频率合成器同步可调，这无疑增加了设备的成本和设计难度采用2次及2次以上变频的变频器中，只需改变频率合成器的频率就可选出所需信号，而各滤波器均可设计成频率和带宽都固定的滤波器方案的频率变化适应性最强，频率灵活性最佳但随着变频次数的增加，频率配置不合适时将出现组合频率干扰，本振谐波干扰等根据设备技术指标及频率接口的要求，并考虑混频器等器件的技术指标，设备采用3次变频的方案实现，具体分析见第1中频频率选择设备变频过程框图如图1所示LO1LO2LO3图

1、上变频器变频过程框图为了下文叙述方便，定义第1级混频器后的频率为第1中频，简称IF1；第2级混频器后的频率为第2中频，简称IF2；设备中频输入简称IF

2、中频选择及杂散计算变频器设计的关键是杂散的控制杂散产生的原因一般是由于混频器在混频过程中产生的谐波引起的混频器是变频器中至关重要的器件之一，混频器的基本用途就是利用本振信号把信号从一个频率变到另一个频率混频器利用非线性元件来实现输入信号、本振信号及2种信号的高次谐波在频率上的加、减运算为了提取出有用信号，在混频后要加上适当的滤波器，滤除无用的杂散分量但有些杂散分量例如带内杂散是无法通过滤波器滤除的，只能通过调整信号频率，避免混频过程中的杂散频率落入工作带内当混频器应用在上变频器中，输入频率、输出频率和本振频率存在以下关系frf=±mf]0±nfifo1式中，frf为混频器输出频率；量为混频器本振频率；3为混频器输入频率；m、n分别代表本振频率及输入频率的谐波次数如果设备采用多次混频，前一级混频的输出频率又作为下一级混频的输入频率，导致最终设备的输出杂散频率十分丰富，所以在每次混频后都需要增加滤波器，用于滤除本次混频产生的杂散信号，避免其进入下一级混频器前面提到有些带内杂散信号是无法通过滤波器滤除的带内杂散信号中的一部分，可以通过调整混频器输入电平来降低杂散信号的电平如果在方案设计阶段就能计算出杂散的频率和电平幅度，就可以根据计算结果调整中频频率使得最终设备的杂散能够满足要求，实现设备最优设计选择一个好的中频频率，可以降低系统的设计复杂度，提高设备的杂散等指标为了确定最优的中频频率，可以通过公式计算混频输出杂散，根据结果调整频率，再计算，寻找出合适的中频，周期较长；另一种方法是可以通过微波仿真工具更加直观、快速寻找出合适的中频频率Agilent公司的微波设计软件GENESYS中的频率规划WhatIF综合设计工具能够根据设定的频率关系，自动寻找无杂散或杂散最低的区域，选择最优的中频频点，以下的两次中频选择就是应用该软件实现的

2.

1、中频频率选择1第二中频频率IF2选择。