文档介绍：该【宽带射频检波电路的研究与应用 】是由【科技星球】上传分享，文档一共【13】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【宽带射频检波电路的研究与应用 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。宽带射频检波电路的研究与应用??摘?要:传统的射频直接检波方案,接收前端的噪声系数难以实现显著提升,灵敏度难以提高。本文通过对传统的X波段的8~12GHz频率范围的检波方案优化,通过划分10段子通道,每段400MHz带宽,分别通过滤波器后进行射频检波和门限比较,并将比较输出的高低电平送入FPGA,由FPGA进行编码判断和粗略测频,经实物样机实测,此方案实现的检波灵敏度性能较传统直接射频检波的方案提高约10dB。Keys:宽带射频检波;高灵敏度;子通道0引言宽带射频检波技术广泛应用于测频接收机[1],是电子侦查干扰设备的核心技术之一。如何实现更高的灵敏度,是宽带射频检波技术的研究方向之一[2],本文通过分析宽带射频检波灵敏度的影响因素,提出一种提高检测灵敏度的电路设计,并进行实物验证。1理论分析传统典型的宽带射频检波电路,是将全频带信号接收后,经限幅滤波放大功分后,进行检波,再通过门限比较器输出检波指示信号。其原理框图如图1所示。该架构采用对数检波器(DLVA)和高速比较器进行信号检测和门限比较,能够实现ns级的检波反应时间,以及us级的短脉冲检测。图1传统宽带射频检波电路原理框图检波灵敏度计算公式如下:(1)其中:S为检波灵敏度,单位为dBm;BW为检波信号射频带宽,单位为Hz;NF为射频接收的噪声系数,单位为dB;S/N为系统所需信噪比,单位为dB。[3]由公式(1)不难看出,影响检波灵敏度S的因素主要由射频信号带宽BW,射频接收噪声系数NF,以及系统所需信噪比S/N共同决定。因此可以通过降低噪声系数、系统信噪比、射频带宽三种方式实现检波灵敏度的提高。系统信噪比通常由数字信号处理确定,一般需要S/N在12dB以上[4]。现有数字信号处理能力无法再实现信噪比的大幅度降低。射频噪声系数计算公式如下:(2)其中:,i=1,2,…,n为接收链路中各级模块的噪声系数,,i=1,2,…,n为接收链路中各级模块的增益。由公式(2)可知,检波电路的射频噪声系数主要由前级限幅器、低噪放、滤波器等模块决定,限幅器、滤波器插损越小,低噪放增益越大,则检波电路的噪声系数越小。目前现有的元器件性能也无法明显降低射频噪声系数。因此可以通过降低射频信号带宽的方式来提高检波灵敏度。按照公式(1),若射频信号带宽降低10倍,则接收灵敏度提高10dB,即10倍。,参考信道化测频接收机[5-8]的原理,针对X波段8~12GHz频率范围,1GHz的瞬时信号带宽的输入信号,完成射频检波上报信号有无的同时,给出射频信号大致所属频率范围。输入的X波段信号首先经过限幅器和低噪放,防止大功率烧毁以及降低整个链路噪声系数;之后通过8~12GHz滤波器进行滤波,过滤X波段以外的杂波干扰信号;再功分两路,一路用作后续信号处理,另一路用于宽带射频检波电路;之后再经过放大器进行增益调整;将放大后的4GHz射频带宽范围的信号,功分为10个子通道,每个通道经过滤波器后进入射频功率检波,检波电压通过与固定门限电压进行比较,若高于门限电压则输出高电平,反之输出低电平;输出的10路高低电平进入FPGA进行逻辑判断,再输出最终检波指示信号,以及初步频率编码。。图2降低带宽后射频检波电路原理框图将8~~、~、~、~、~、~、~、~、~、~,分别进行滤波后,再进行检波比较,分别输出检波高低电平A1~A10,进入后续FPGA进行逻辑运算。,中心频率分别为f1~f10,、、、、、、、、、,带宽400MHz,过渡带180MHz,阻带抑制度30dBc。,典型频率响应如图3所示。图3??HMC1094LP3E检波器在10GHz响应曲线检波器使用HITTITE公司的对数检波器HMC1094LP3E,工作频率覆盖1~23GHz,动态范围50dB,检波上升沿时间12ns、下降沿时间65ns,典型工作电流85mA。检波斜率20mV/dB,在10GHz附近检波响应曲线如图4所示。该器件具有检波反应速度快、工作频带宽、线性动态范围大等特点。适用于宽带高速射频检波电路。比较器使用LINEAR公司的LT1715HMS双路高速电压比较器,反应时间在10ns以内,,比较器同向端为检波器输出,反向短通过调节电阻R1和R2分压的方式,实现固定电平作为门限电压。如图5所示。图5?,FPGA采用XILINX公司的XC3S400AN-4FGG400I,该FPGA内部包含400万个等效门电路、8064个逻辑单元、311个输入输出端口,以及FLASH存储器。。开发环境为XILINX公司的ISE,编程语言为VHDL。FPGA主要完成对10个子通道输出的检波高低电平进行采集,同时由于每个子通道带宽仅400MHz,在最大1GHz瞬时带宽信号输入时,最多4个通道同时高电平情况,因此需要给初测频率进行判断。将10个信道中心频率定为f1~f10,、、、、、、、、、,按照下述逻辑进行测频编码:(1)若仅fi通道为高电平,则直接输出fi对应的中心频率,此时测频精度在200MHz以内;(2)若fi与fi+12个通道为高电平,则输出fi对应的中心频率,此时测频精度在400MHz以内;(3)若fi、fi+1与fi+23个通道为高电平,则输出fi+1对应的中心频率,此时测频精度在400MHz以内;(4)若fi、fi+1、fi+2与fi+3?4个通道为高电平,则输出fi+1对应的中心频率,此时测频精度仍然在400MHz以内。3实测效果及对比采用上述方案,研制出图6所示的高灵敏度宽带射频检波电路样机。针对输入点频信号、100MHz、500MHz、1GHz带宽信号,在不同中心频率下,实测样机接收灵敏度情况,以及和传统宽带信号检测电路的灵敏度对比如下表1、表2、表3、表4所示。从表中可以看出,在8~12GHz频段内,各种信号带宽下,本文提出的方案较传统方案灵敏度提高约10dB。与理论分析结果一致。图6高灵敏度宽带射频检波电路样机实物图此外,经实测,点频的信号的测频精度在200MHz以内;100MHz、500MHz、1GHz带宽信号的测频精度在400MHz以内,与设计预期的测频精度相符。表1点频信号灵敏度测试情况及与传统方案对比频率(GHz)-69-71-70-69-70-70-69-68-67(dBm)传统灵敏度(dBm)-59-60-60-59-60-59-58-58-57表2100MHz带宽信号灵敏度测试情况及与传统方案对比频率(GHz)(dBm)-68-69-71-70-69-69-69-68-66传统灵敏度(dBm)-59-59-60-59-59-58-58-58-57表3?500MHz带宽信号灵敏度测试情况及与传统方案对比频率(GHz)(dBm)-69-69-70-69-70-69-70-68-66传统灵敏度-59-60-60-59-59-59-59-57-56