扩频接收机前端设计技术研究
摘要
在数字中频接收机中,中频数字处理对中频信号电平的平稳性提出了很高的要求,因此,设计一个性能优越的前端对提高接收机整机性能有着非常重要的作用。
本文前端采用超外差式的拓扑结构,主要由低噪声放大器、混频器、滤波器、VGA放大器和锁相频率合成器为主构成的本振频率源等几大模块组成。
文中重点利用ADS仿真工具对各模块的主要性能指标开展仿真分析和设计,尤其在自动增益控制(AGC)方案设计中,提出了一种新颖的前向式AGC方案,能较好地解决中频信号电平平稳性问题,并通过仿真验证。在完成仿真设计后,根据仿真结果选取合适的器件来实现了各模块电路。在此基础上,从系统角度对各模块实现的指标进行了综合,给出了样机指标的实测结果及分析,最后总结了本文设计经验和创新点以及工程应用情况,并提出下一步的工作展望。
In RF digital receiver, the IF digital processing requires a high stability performance of IF output power. Therefore, a finer RF front-end plays an important role in improving a receiver's performance.
The receiver uses the most used super-heterodyne architecture, consisting of a low noise amplifier, a mixer, two filters, two variable gain amplifier and PLL frequency synthesizer. The ADS tool is used in the article to analyse the specifications of each module. In the AGC plan ,a novel AGC plan is provided to solve the problem about the stability performance of IF output power, and pass through simulation verification. According to simulation results, proper devices are selected to form each module. On the above mentioned basis, the specifications of each module are summarized from the system perspective, and measured results of a propotype is given and analysed. Finally, the experience, innovation andapplication are summarized, and next expectation is proposed.
本文前端采用超外差式的拓扑结构,主要由低噪声放大器、混频器、滤波器、VGA放大器和锁相频率合成器为主构成的本振频率源等几大模块组成。
文中重点利用ADS仿真工具对各模块的主要性能指标开展仿真分析和设计,尤其在自动增益控制(AGC)方案设计中,提出了一种新颖的前向式AGC方案,能较好地解决中频信号电平平稳性问题,并通过仿真验证。在完成仿真设计后,根据仿真结果选取合适的器件来实现了各模块电路。在此基础上,从系统角度对各模块实现的指标进行了综合,给出了样机指标的实测结果及分析,最后总结了本文设计经验和创新点以及工程应用情况,并提出下一步的工作展望。
In RF digital receiver, the IF digital processing requires a high stability performance of IF output power. Therefore, a finer RF front-end plays an important role in improving a receiver's performance.
The receiver uses the most used super-heterodyne architecture, consisting of a low noise amplifier, a mixer, two filters, two variable gain amplifier and PLL frequency synthesizer. The ADS tool is used in the article to analyse the specifications of each module. In the AGC plan ,a novel AGC plan is provided to solve the problem about the stability performance of IF output power, and pass through simulation verification. According to simulation results, proper devices are selected to form each module. On the above mentioned basis, the specifications of each module are summarized from the system perspective, and measured results of a propotype is given and analysed. Finally, the experience, innovation andapplication are summarized, and next expectation is proposed.
引文
1.Analog Devices Inc.Dual,Ultralow Noise Variable Gain Amplifier AD604 data Sheet,1999
2.Analog Devices Inc.Low Cost DC-500 MHz,92 dB Logarithmic Amplifier AD8307 data Sheet,1999
3.Peter B.Kenington.Linearised RF Amplifier and Transmitter Techniques.httn;//www.wsil.com
4.J.Mitola."The Software Radio Architecture".IEEE Communications Magazine,Vol.33,No.5,May 1995,pp.26-38
5.Mohamed Abdel Hakam Ibrahim Mostafa.IF Sumpling Digital Radio Receiver.Texas;A
21.欧阳杰.红外电子学.北京;北京理工大学出版社,1997
22.白居宪.低噪声频率合成.西安交通大学出版社,1994
23.张玉兴.射频模拟电路.电子工业出版社,2000
24.刘光祜.模拟电路基础.电子科技大学出版社,2001
25.钱卫华.高线性大动态范围通用接收机研究与实现.电子科技大学硕士学位论文,2003
26.方志豪.晶体管低噪声电路.科学出版社,1984
27.曾庆勇.微弱信号检测.浙江大学出版社,1994
28.单红.计算机辐射及其信息安全距离分析.四川省电子学会雷达与火控论文集,2000
29.李雅琴,王桂琴,王墨林.宽带放大器的低噪声电子设计.吉林工业大学学报,1996
30.王学伟,兰公煜,吕实诚,卢迪.前置放大器的电路电磁兼容性分析.电测与仪表,1998
31.李利,陈国刚.软件无线电概念及直接中频采样软件接收机方案.华北航天工业学院学报,2001
32.吴利民,薛峰.基于软件无线电结构的扩频通信接收机中频系统数字化方案研究.空军雷达学院学报,2001
33.傅小云.利用AD7111实现宽范围的自动增益控制.电子技术应用,2000
34.曹叶文.几种第三代移动通信系统方案的分析与比较.无线通信技术,1999
35.[美]Reinhold Ludwig,Pavel Bretchko.射频电路设计-理论与应用.王子宁等译.北京;电子工业出版社,2002
36.徐建,孙大有.无线接收机RF前端研究.东南大学学报(自然科学版),2000
37.王军,戴逸松.晶体管放大器偏置电路的噪声计算.电子学报,1998
38.陈帮媛.射频通信电路.科学出版社,2002
39.谢嘉奎主编.电子线路(非线性部分)第三版.高等教育出版社,1998
40.J.E.斯蒂芬.接收系统设计.宇航出版社,199l
2.Analog Devices Inc.Low Cost DC-500 MHz,92 dB Logarithmic Amplifier AD8307 data Sheet,1999
3.Peter B.Kenington.Linearised RF Amplifier and Transmitter Techniques.httn;//www.wsil.com
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25.钱卫华.高线性大动态范围通用接收机研究与实现.电子科技大学硕士学位论文,2003
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28.单红.计算机辐射及其信息安全距离分析.四川省电子学会雷达与火控论文集,2000
29.李雅琴,王桂琴,王墨林.宽带放大器的低噪声电子设计.吉林工业大学学报,1996
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39.谢嘉奎主编.电子线路(非线性部分)第三版.高等教育出版社,1998
40.J.E.斯蒂芬.接收系统设计.宇航出版社,199l