我们知道, 射频接收前端作为干扰体系中相当重要的部分, 需要科学的运用在体系的前面, 对接收体系的灵巧性起着至关重要的作用。本文阐述的超低噪声抗干扰射频接收前端设计就主要针对北斗导航体系某一频段进行合理性的研发与创新, 其主要特征在于噪声极低, 并且抗干扰性能非常高, 还能运用一体化进行有效封装。与此同时, 创新专业性的滤波器设计构造, 也能够达到器械间的封装与互联的目的。那么接下来, 本文将主要围绕这种设计的电路工作原理和测试结果分析进行具有有效的叙述, 希望能为相关人员提供一些借鉴意义。
一、电路设计
(一) 产品功能及工作原理
在北斗导航接收体系中, 一般来说, 接收信号的功率维持在-100dBm左右, 一旦不进行噪声的放大操作工作, 信号随时能够淹没在体系中的噪声传递进程中。并且接收体系还将面临着各类通讯频率的扰乱, 囊括暴露功率和发射体系等。射频前端的主要体系特征为:第一级低增益超低噪声放大器―>第一级宽带滤波器―>第二级高增益低噪声放大器―>第二级窄带滤波器, 并且含馈电电路。第一级放大器的主要指标是低增益、超低噪声且兼顾功耗和输出功率。第一级滤波器滤掉远端大功率的干扰信号, 避免后级的工作出现饱和状态。第一级电路的主要目标则在于避免模块工作饱和致使功能失效。第二级低噪声高增益放大器的主要指标是比较高的增益, 同时兼顾功耗和噪声, 选取一款单片放大器 (增益22dB/噪声2dB) 。第二级滤波器滤除近端无线电通讯信号扰乱, 第二级电路的主要目标是提升模块收益和抗扰乱性能。
(二) 前级超低噪声放大器设计
第一级放大器的重要指标是超低噪声, 要对放大器的噪声进行最优质的设计工序, 并在噪声最优质的情形下对平坦度、驻波、稳定性进行综合改良。具体可以通过几个层面来进行改善, 一是要选取科学合理的晶体管, 促使其输入阻抗靠近50Ω。二是输入端要利用电抗进行匹配, 将噪声系数控制在最优。三是要选取合理的源极电感, 科学的改善输入驻波以求增强稳定性。四是输出级要运用科学的有损匹配, 科学完善增益平坦度以求增强稳定性。并依据效能要求, 可以选取0.5μm pHEMT管运用仿真设计, 通过多次仿真设计, 经过拓扑构造的优化, 进行仿真结构的设计。通过加工样品, 显示测定结果为:噪声0.58dB, 电流15mA, 工作频率2492±4MHz, 输入输出驻波1.6, 且增益为14.5dB。
(三) 滤波器设计
依据电性能要求和小尺寸特点, 我们要采取表滤波器的计划方案。滤波器1要求损耗情况小, 远带抑制高, 我们选取了阻抗元滤波器, 通常用IEF来表示。这类声表面波滤器是一种梯形的滤波器, 一般由一组纯粹电连接的谐振器组成, 虽然这类谐振器都设计在同一基片上, 但是却都没有声耦合。同时在声激发不激烈的频率处, 所有的器械都堪比一个电容器网络, 会产生相应的衰减而形成阻隔。电容比是衰减造成的重要因素, 通常情况下, 谐振器的数量越大, 衰减就越大。而梯形滤波器的优势在于损耗情况小, 约为1-2dB。滤波器2则需要近阻带抑制高, 同时陡降频率较快。因此可以选取镜像耦合的DMS滤波器, 而为了提升矩形度, IIDT采取变指IDT, 这类技艺选取了一类不同的谐振模式, 在两个反射栅之间的空间内有三种换能器。并且两个反射栅组成的谐振腔会产生一组谐振方式, 并且使换能器对称排列, 这样就只对对称模式发生关联。而设计的器械在反射栅的反射频带内拥有两类对称方式, 这样一来, 器械就能发挥出双极滤波器的效能。加工样品后, 显示的测试结果为, 滤波器1:插损2dB, 远端抑制29dB@2492±100MHz, 工作频率为2492±20MHz, 输入输出驻波为1.6。滤波器2:插损6dB, 近端抑制29dB@2492±28MHz, 工作频率2492±4MHz, 输入输出驻波1.8。
(四) 电磁兼容考虑
我们知道, 小尺寸给信号泄露、电磁兼容都提出了更为严格的要求, 特别是信号在小尺寸范围内从空间内进行露底的情况, 而对于有源的放大器械来说, 极容易出现性能不稳定和自激的现象, 需要运用科学的布线、排版以及电源褪耦减小空间耦合带来的不良作用。同时利用软件对布线后的电力进行仿真设计, 再加入封装层进行综合的考量, 最后通过实验来修改设计模型, 得到稳定性强的仿真模型。
(五) 产品结构和封装
提出的这类设计均采取的是全表贴的技艺, 元器件也是如此。利用自动表贴技术具有稳定性强、效率高、成本低且技术成熟的优势, 电路板上表面是电路图形, 下表面为产品的信号输出端、信号输入端以及接地端, 并且正面电路的端口利用电路板上反面电路端口与过孔进行电连接, 然后运用注胶灌缝的方式进行封装, 将全部元器件表面密封, 形成保护机制。
二、测试结果分析
根据上述设计的方案, 所设计的射频接收前端典型测试结果为:噪声0.85dB, 驻波1.8, 增益28 dB, 工作频率2492±4MHz, 电源+3V/22mA。而阻带抑制为:55dBc@0.1~2400MHz;26dBc@2400~2464MHz;26dBc@2520~2600MHz;50dBc@2600~5000MHz。这类样品还运用到接收体系中进行过试验, 显示的接收前端增益压缩小于0.5dB。
三、结语
总之, 设计的这种超低噪声抗干扰射频接收前端模块, 具有抗干扰、低噪音以及低功耗的综合性技术指标, 可靠性强, 在实际操作中具有一定的借鉴意义。
摘要：本文设计的这种超低噪声抗干扰射频接收前端模块, 主要的特征为噪声系数超低, 同时内部集成滤波器, 对于近远端的信号扰乱拥有比较大的制约。超低噪声的电路采取的是0.5μmEPHEMT, 并运用了超低噪声的电路基本结构设计, 在内部运用了2级声表滤波器, 能够完成远、近端的制约功效。与此同时, 射频接收前端模块利用的是表贴工艺研造, 然后进行一体化塑封。
关键词：超低噪声,抗干扰,接收前端,一体化塑封
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