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接收系统中频放大电路设计

2020-06-08 17:25rf射频/无线 人已围观

简介在雷达接收系统中,中频接收系统首要的任务是把微弱的目标回波信号放大到足以进行信号处理的电平。在复杂电磁环境下,要求接收机具有更小的内部噪声、较高的增益、宽工作频带...

  在雷达接收系统中,中频接收系统首要的任务是把微弱的目标回波信号放大到足以进行信号处理的电平。在复杂电磁环境下,要求接收机具有更小的内部噪声、较高的增益、宽工作频带、高灵敏度、大动态范围及抗干扰能力。本文研究了一种具备增益放大、数控衰减、检测输出、闭环增益控制等功能的中频放大电路,并对该电路进行模块化设计,研究各模块的工程实现。
  

  1电路设计总体思路

  
  设计的步进衰减中频放大器应用于雷达的中频接收机中,信号的输入为来自于前端微波接收机处理后的微弱模拟信号S 。对S 采用宽大放大器进行多级放大,在多级放大中介入数控衰减,然后滤波处理,再进行宽带放大,经定向耦合后一路直接输出,另一路幅度经检波处理、A/D 变换、DAGC 变换送出控制步进衰减电路的控制码,实现闭环 AGC 控制。根据工程实际的需要,在输入信号较小的情况下,本放大电路工作在线性放大区,放大后的信号满足后级电路系统使用。随着输入信号的逐渐增大,放大电路进入饱和状态,此时需要 AGC 的介入,使放大电路退饱和。在外部控制信号作用下,DAGC 电路输出多种 DAGC 控制码,从而扩大了输入信号的功率范围,输出稳定的中频信号 So,使系统工作范围增大。幅度检波后的信号还可放大、门限比较后送检测电路。当信号传输上发生断开或者某级放大器失效等其他原因造成的放大增益变化△ G(dB)时送出高电平,用来故障指示, 如图 1 所示。
  图 1 步进衰减中频放大器原理框图
  图 1 步进衰减中频放大器原理框图
  

  2电路各模块设计

  
  2.1宽带放大电路设计
  
  放大模块需要获得较高的增益输出和较低的噪声,需要选用良好的放大器。本电路采用的宽带放大器为XN451(A),其管脚 1 为输入,2 为输出,3、4 接地,需要的外围辅助电路简单,R1、R2 保证放大器工作在线性放大区,L1、L2、C1、C2 进行电源滤波,其单级放大能力为 13~14 dB。工程实际中,多级串联带来了噪声大、饱和等问题,需要根据总体要求进行功率分配。两级串联放大电路如图 2 所示。
  图 2 宽带放大电路示意图
  图 2 宽带放大电路示意图
  
  2.2步进衰减控制电路设计
  
  衰减控制电路采用步进衰减器HMC424G16。该芯片理论情况下可获得 0~31.5 dB 的衰减量,步进为 0.5 dB。为获得更大的衰减控制量,本电路采用两片组合的方式设计。受外来数字衰减控制码 /DAGC 码(D ~D )后对通路上的信号进行不同程度的衰减,在工程实际中(D6~D0)7 位 DAGC 码可根据用户的需求来设定。外来的控制电平经过反向、稳压后通过 EPROM,再经过驱动后送出 DAGC 码。EPROM 中的码表通过编程写入。步进衰减控制电路如图 3 所示。
  图 3 步进衰减控制电路示意图
  图 3 步进衰减控制电路示意图
  
  2.3幅度检波与检测电路
  
  电路的输出端信号往往不仅作为输出供后级使用,还可以经过后续处理作为反馈信号用于前端的控制, 或者作为检测信号检测前端电路是否正常工作。本放大电路将耦合输出的信号进行了限幅、放大、检波处理, 得到 AGC 采样信号一方面用于 DAGC 闭环控制,另一方面经过后续的集成运放、比较器输出高低电平信号用于后续的检测电路,如图4 所示。V1 起到限幅的作用, 二极管 V2、V3 进行幅度检波,运放采用 AD842SQ,R5 起到负反馈的作用。比较器采用 AD8561AN,R10 采用可调电阻进行“门限”调节。
  图 4 检波检测电路
  图 4 检波检测电路
  

  3结论

  
  本文提出了一种多功能的放大中频电路的工程实现,并对各模块电路进行了研究设计,已成功应用于某接收机上。该电路简单可靠,成本低,调试和维修方便。随着现代电子技术的发展,改进新的接收机工艺结构,采用中频单片集成电路(IMIC)和专用集成电路,进行微电子化及模块化结构设计成为主流发展方向。

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