Ka頻段衛星地面站接收信道設計

4.2 噪聲系數仿真

噪聲系數是接收系統輸入端信噪比在輸入端與中頻放大器某點(diǎn)之間惡化情況的總量度，它也是衡量接收單元設計優(yōu)劣的質(zhì)量因數。優(yōu)質(zhì)接收單元的設計就要盡可能在其輸出端獲得最佳信噪比。它直接影響接收系統的通信質(zhì)量，接收單元是由放大器、混頻器、濾波器和中頻放大器等多個(gè)部件組成，對于級聯(lián)網(wǎng)絡(luò )其噪聲系數計算公式為

可見(jiàn)接收單元的噪聲系數主要取決于前置低噪聲放大器的噪聲系數，因為集成放大器APM1、APM2（見(jiàn)圖2）有約四十幾分貝的增益，所以系統中其他部件的噪聲影響可忽略不計，對接收單元的噪聲系數進(jìn)行了仿真，又圖4的仿真曲線(xiàn)中得到在工作頻帶內噪聲系數≤2.16 dB，滿(mǎn)足系統要求。

圖4 噪聲系數曲線(xiàn)

4.3 鏡頻抑制和雜散輸出仿真

接收單元的輸入信號經(jīng)各級放大器放大后進(jìn)入混頻模塊，經(jīng)混頻會(huì )產(chǎn)生若干寄生頻率，但最值得注意的有兩個(gè)頻率 ，一個(gè)是和頻 ω+=ωL+ωs ； 另一個(gè) 就 是鏡頻ωk=2ωL－ωs 。這個(gè)頻率相對于本振來(lái)說(shuō)和信號處于鏡像的位置， 但比較而言鏡頻距離信號頻率最近，因此很容易落在信號頻帶之內，對信號產(chǎn)生影響。

在微波接收系統中，鏡頻抑制是一項非常重要的技術(shù)問(wèn)題，良好的鏡頻抑制能夠避免噪聲惡化，同時(shí)也能降低外界鏡頻干擾。實(shí)現單邊帶接收的常用方法是在混頻器信號輸入端接入一帶通濾波器，以抑制鏡像輸入信號。采用帶外抑制很強的波導型E面金屬膜片帶通濾波器，能有效地抑制鏡頻和外界雜波的干擾。仿真優(yōu)化得出接收單元的鏡頻抑制≥70 dB，雜散輸出＜-68 dB，仿真結果分別見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 鏡頻抑制曲線(xiàn)

圖6 雜散輸出曲線(xiàn)

5 結束語(yǔ)

通過(guò)仿真設計，可以看出在該接收單元設計中選用的各部件的技術(shù)指標與接收信道的要求是相匹配的。各項技術(shù)指標能滿(mǎn)足系統要求，在設備的研制過(guò)程中也驗證了仿真結果的可行性。因此通過(guò)應用EDA軟件對系統進(jìn)行仿真設計，可以判斷通信系統技術(shù)指標的合理性與優(yōu)劣，使通信系統發(fā)揮最大效益，同時(shí)使得一些本來(lái)無(wú)法進(jìn)行試驗的過(guò)程在仿真中獲得驗證。為成功研制設備提供了重要依據，從而有效地避免了在設備研制過(guò)程中走彎路、耗時(shí)間。在Ka頻段地面站接收信道中合理選用了多種放大和變頻集成器件，實(shí)現了信道的模塊化、小型化、通用化。對于不同要求的地面站，適當調換相應的器件，就可以滿(mǎn)足其要求。

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作者簡(jiǎn)介：任淑敏，女，高級工程師，主要研究領(lǐng)域為微波通信與器件；陳昆和，男，工程師，主要研究領(lǐng)域為電磁場(chǎng)與微波技術(shù)；范德睿，男，工程師，主要研究領(lǐng)域為微波通信。