可變增益放大器AD603在雷達系統中的應用

摘    要：本文介紹了低噪聲可變增益放大器AD603在電離層斜向返回探測系統(IOBSS)中的應用。通過(guò)引入以AD603為核心的放大電路，改善了雷達系統接收回波信號的信噪比，提高了雷達的信號處理能力。
 關(guān)鍵詞：IOBSS；AD603；可變增益；低噪聲

概述
IOBSS系統按天線(xiàn)的工作模式可分為收發(fā)分開(kāi)和收發(fā)共用兩種體制，收發(fā)分開(kāi)體制是接收和發(fā)射各占用一部天線(xiàn)，兩者異地獨立安裝；收發(fā)共用體制是接收和發(fā)射交替使用同一部天線(xiàn)，本文采用收發(fā)共用體制。在這種體制中，由于雷達的接收和發(fā)射以時(shí)分方式共用一個(gè)天線(xiàn)，因此發(fā)射機和接收機不能同時(shí)工作。為了切換天線(xiàn)的工作狀態(tài)和保護接收機，必須用一個(gè)天線(xiàn)開(kāi)關(guān)來(lái)控制接收機和發(fā)射機的狀態(tài)(見(jiàn)圖1)。在發(fā)射機開(kāi)始發(fā)射時(shí)，使接收機前端處于關(guān)斷狀態(tài)；在發(fā)射結束后，打開(kāi)接收機進(jìn)行接收，接收機接收完畢后再關(guān)斷接收機，然后才能打開(kāi)發(fā)射機再次發(fā)射探測信號，如此周而復始。因此，電子天線(xiàn)開(kāi)關(guān)成為這種體制的雷達系統中一個(gè)重要的組成部分。

AD603介紹
在雷達的接收系統中，需要對接收信號進(jìn)行解調、整形和放大。但是如果采用單一的增益放大，便會(huì )將有用信號與噪聲同時(shí)放大，對提高接收信號的信噪比沒(méi)有明顯的效果。因此需要設計一種能夠自動(dòng)“識別”接收回波中的有用信號與噪聲，然后分別進(jìn)行放大和衰減的電子開(kāi)關(guān)。
AD603具有低噪聲、高頻帶寬度和穩定性能好的特點(diǎn)，最重要的是它還具有電壓控制的可變增益功能，可實(shí)現在電子開(kāi)關(guān)中對有用信號和噪聲的分別處理。
AD603主要有三種連接方式。在IOBSS中設計的雷達開(kāi)關(guān)采用AD603的工作模式1，即將VOUT與FDBK短路，為寬頻帶模式，帶寬為90MHz，增益為-11.07dB~+31.07dB，其增益計算公式為：Gain(dB) =40VG+10。

AD603對雷達開(kāi)關(guān)的改進(jìn)
AD603應用于IOBSS雷達系統開(kāi)關(guān)
IOBSS雷達開(kāi)關(guān)是電子開(kāi)關(guān)，原理是通過(guò)時(shí)序信號TR控制接收機的打開(kāi)與關(guān)閉。當接收機關(guān)閉，發(fā)射機工作時(shí)，由于電子開(kāi)關(guān)的隔離度不嚴格為零，所以會(huì )有微弱地波信號進(jìn)入接收機。由于地波的強度很大，而接收回波中有用信號的功率通常很小，所以微弱的地波也會(huì )對接收回波的信噪比產(chǎn)生顯著(zhù)的影響，從而降低接收機的信號處理能力。
通常的雷達開(kāi)關(guān)后級的放大器部分都是對接收回波進(jìn)行單一的放大，其結果是有用信號、噪聲以及地波都得到了相同的放大。為了進(jìn)一步改善接收信號的信噪比，本文選用低噪聲可變增益放大器AD603。
由AD603的工作原理可知，只要在雷達開(kāi)關(guān)后面加上一級由AD603組成的放大級，通過(guò)電壓控制便可得到不同的增益值。當接收機關(guān)閉，有地波漏入時(shí)，AD603增益為負，相當于一個(gè)衰減器；當接收機打開(kāi)，接收回波信號時(shí)，AD603增益為正，成為傳統的放大級，放大回波信號，這樣可有效提高回波信號的信噪比。
IOBSS雷達系統開(kāi)關(guān)電路如圖2所示，兩塊由受控電子開(kāi)關(guān)MAX4566級聯(lián)后組成雷達開(kāi)關(guān)的前級，每個(gè)引腳接上負載進(jìn)行阻抗匹配。TR為時(shí)序控制信號，與控制接收機的時(shí)序同步。INPUT是接收回波輸入端，與接收機相連。VCC=