摘 要：介紹了某雷達系統(tǒng)中發(fā)射上變頻器的設計思想及原理框圖，并著重論述了混頻器的設計及放大電路部分的幾種設計方法。 關鍵詞：混頻器；放大器；單片微波集成電路（MMIC） 1概述 　　本發(fā)射上變頻器組件是雷達系統(tǒng)中頻率合成器的重要組成部分，它的性能的好壞直接影響到整機的指標。發(fā)射上變頻器組件的主要功能是將1個中頻線性調頻信號變換到發(fā)射信號的頻率上，并且放大到合適的功率電平。為了達到這個目的，中頻信號需經過2次上變頻的過程：第1個上變頻器稱為中頻上變頻器，中頻信號在這里和頻率為800 MHz的本振信號混頻得到中心頻率為940 MHz的調制信號，然后，它在第2個上變頻器（稱為發(fā)射上變頻器）中與1個頻率為426～486 GHz的本振信號混頻，最終得到所需的發(fā)射信號。 2發(fā)射上變頻器組件的技術指標及要求 　?。?）輸入信號 　?、?中頻上變頻器本振信號： fLO1=800 MHz，Pin=12 dBm 　　② 發(fā)射上變頻器本振信號： fLO2=4.26～4.86 GHz，Pin=12dBm 　?、?中頻信號：f=140 MHz，Δf=20 MHz調頻脈沖，Pin=3 dBm 來源:http://www.tede.cn 　?。?）輸出信號 　?、?fout=5.20～5.80 GHz 　?、?Pout≥17 dBm，帶內功率起伏≤2.5 dB（包括溫度引起的變化） 　?。?）輸出信號頻譜 　?、?相噪惡化≤3 dB（輸入信號的相位噪聲≤-110 dBc/Hz@1 kHz） 　?、?帶內雜散電平≤-60 dBc 　?、?帶外雜散電平≤-50 dBc 　?。?）輸出通路內含高隔離度調制開關，隔離度≥60 dB，加“手動開關”使之處于檢測或工作狀態(tài)。 　?。?）調制開關的控制信號：TTL電平，高電平時，發(fā)射通道暢通。輸入端設整形電路，對控制信號進行整形。 　?。?）提供輸出功率檢測口。 　　（7）提供故障檢測信號：TTL電平，高電平為正常，低電平為故障。 　?。?）工作溫度：-25 °C～+55 °C 3混頻電路的設計考慮 　　根據(jù)混頻器的工作原理，2個被混頻的輸入信號同時加到1個非線性器件上，就可得到所需要的和頻或差頻，但由于器件的非線性還會產生許多其他不需要的組合頻率?；祛l器的中頻產物fIF=mfLO±nfRF。如果用dB表示，信號強度每變化1dB干擾信號將變化1dB。n×m組合干擾信號強度與需要的n×m=1×1信號強度之比變化（n-1）dB。假如信號從-20dB降到-30dB，那么對于n×m=3×5的組合干擾就會降低30 dB，而對應的比變化為： （3-1）×［-30-（-20）］=-20dB。 　　在此，根據(jù)本方案要求，對本振信號低、中、高頻率情況下其中頻產物分量進行了計算分析，參見表1～表3。 　　通過分析發(fā)現(xiàn)，落在頻帶內（5.20～5.80 GHz）的中頻分量均為五階或六階組合分量。所以，在設計中我們采用雙平衡混頻器以及減小射頻信號電平、設置高抑制度的帶通濾波器來降低雜散，確保滿足頻譜指標要求。 4發(fā)射上變頻器實現(xiàn)框圖及說明 5放大電路的設計考慮 　　由于本上變頻組件對雜散電平以及輸出功率的起伏都有較高的要求，為了保證低的雜散，方案中采用了降低中頻信號電平進行混頻的方法，這樣使組件的總增益提高（60 dB左右），輸出功率的起伏難以控制，尤其是組件在高低溫下的功率變化問題變得更加突出，因此，放大電路的設計需要重點考慮。根據(jù)目前的器件情況，放大電路可采取以下幾種方法。 　　第一種方法是采用多管級聯(lián)的方法。如采用Agilent公司的ATF-10136 MESFET管，估計至少要5級才能達到所需要的功率輸出。這種方法由于需在每級的輸入、輸出端都要加入匹配網絡，因此電路的設計必須依賴微波電路設計軟件來優(yōu)化電路，同時，電路的調試也比較復雜和困難。 　　第二種方法是前級放大采用單片微波集成電路（MMIC），單片微波集成電路的輸入、輸出阻抗都已匹配到50 Ω，這樣放大電路得以簡化。末級采用中功率砷化鎵FET放大器，將功率放大到額定值。由于所使用的放大管的u值<0.12,可以進行單向化設計，電路的輸入、輸出匹配網絡采用共軛匹配的方法，輸入匹配網絡采用并聯(lián)開路分支線形式，輸出匹配網絡采用串聯(lián)微帶線結構。通過正確地設計放大器增益，使末級管子和末前級管子處于飽和狀態(tài)，從而確保組件在高低溫工作時功率起伏滿足要求。這個方法是解決放大器的功率隨溫度變化較簡便的方法，也是較為常用的方法。 　　第三種方法是前級放大仍采用單片微波集成電路（MMIC），末級放大器采用溫度補償電路來補償各級因溫度而引起的功率波動，最終使功率及功率起伏滿足要求。該方法實現(xiàn)的難度較大，成本較高。 　　綜上所述，采用第二種方法來進行本方案設計較為合理。 6控制電路的設計考慮 　　根據(jù)FET放大器的特性，我們采用雙電源供電，并設計有負壓保護電路，使正電源受負電源控制，來保護放大器正常工作，不至于因為電源問題而損壞器件。同時為確保收、發(fā)組件之間具有高的隔離度，功放管的漏極電壓也同時受TTL電平控制。 7結論 　　根據(jù)本方案進行發(fā)射上變頻器設計，各項性能指標均滿足要求，已經進入了實際應用階段。 　　參考文獻 　　1廖承恩．微波技術基礎．北京：國防工業(yè)出版社，1984 　　2武國機．微波電子線路．西安：西北工業(yè)大學出版社，1994