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雷達物位（液體）計調(diào)頻連續(xù)波雷達接收電路的設(shè)計
作者：金湖九州儀表有限公司
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發(fā)布日期：2022年04月29日
低通濾波器
發(fā)射信號與回波信號經(jīng)混頻后產(chǎn)生帶有距離信息的中頻信號，該中頻信號可能帶有經(jīng)混頻器泄露的高頻信號，需對其進行濾除。從電路復(fù)雜程度以及成本考慮，這里低通濾波器選擇常見的集總參數(shù)LC濾波器。
如圖5-8所示為在ADS中的電路圖。設(shè)計指標截設(shè)定止頻率500kHz，插入損耗小于1dB，回波損耗小于-30dB。
如圖 5-9 為設(shè)計優(yōu)化結(jié)果，其帶內(nèi)插損小于 1d B，回波損耗基本位于-30d B 以下，滿足設(shè)計要求。
接收機主要指標分析計算
噪聲系數(shù)
其常用分貝表示：NF?dB? ?10log F 。噪聲系數(shù)表示信號通過接收系統(tǒng)后，系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲對信噪比造成的信噪比惡化程度。而在接收機中，信號會經(jīng)過多級模塊的處理，每個模塊都有其固有噪聲，下面給出了系統(tǒng)中多個模塊級聯(lián)的噪聲公式：
由上式可知，整個系統(tǒng)的噪聲系數(shù)主要有前幾級模塊的固有噪聲決定。所以要使系統(tǒng)的噪聲系數(shù)降低，需對前幾級的噪聲系數(shù)進行優(yōu)化。如下表5-2所示為計算所得接收機噪聲系數(shù)與增益。
系統(tǒng)的線性度
在一個有源器件存在的線性系統(tǒng)中，當(dāng)輸入信號較大時，放大的過程就會存在失真現(xiàn)象，產(chǎn)生非線性效應(yīng)，所以必須限制輸入信號的大小，來實現(xiàn)線性放大。衡量一個系統(tǒng)由于非線性引起的變化時，我們用線性度來描述。而線性度通常會用Pn壓縮點和三階交調(diào)點來表示。
通常情況下，a，為正，a，為負，所以當(dāng)輸入信號不斷增大時，會出現(xiàn)增益壓縮的現(xiàn)象。當(dāng)輸出信號功率比線性放大器增加的功率小1dB時，對應(yīng)的輸入信號功率即為輸入1dB壓縮點IP加，對應(yīng)的輸出信號功率即為輸出1dB壓縮點OPs，若輸入輸出均用dB表示時，1dB壓縮點如圖5-10所示。
通常我們將輸入1dB壓縮點作為輸入信號的 *大限制，設(shè)計時應(yīng)當(dāng)盡量使輸入信號的 *大值比輸入1dB壓縮點小3～4dB。
（2）三階交調(diào)點IP3當(dāng)頻率比較相近的兩個信號進入到一個非線性系統(tǒng)時，由于非線性效應(yīng)，系統(tǒng)會生成大量的基波以外的組成頻率分量，即互調(diào)分量。在這些組合分量中，可能落在放大器頻帶內(nèi)的頻率分量除了基波以外，還會有組合頻率2，-a和2a-a2，比較靠近基波，這些組合頻率是由非線性器件的三次方項產(chǎn)生的。非線性系統(tǒng)的輸出信號為：
由于三階分量位于帶內(nèi)，很難用濾波器濾除，會造成臨近的信道干擾。這里定義一個用來衡量放大器的互調(diào)失真程度指標——三階互調(diào)截點IP，它定義為三階互調(diào)功率達到和基波功率相同的點，對應(yīng)的輸入功率為IIP，對應(yīng)的輸出功率為OIP3。定義如圖5-11所示。
三階互調(diào)截點與1dB增益壓縮都是由于非線性器件的三次方項產(chǎn)生的，通常情況下，1dB增益壓縮點的輸入（或輸出）電平比三階互調(diào)截點電平低約10dB。
（3）多級級聯(lián)三階互調(diào)截點
N級級聯(lián)系統(tǒng)的輸出三階互調(diào)截點計算公式如下：
上式中，OIP3，（i=N，N-1…，1）與Gi；分別是第i級模塊的輸出三階互調(diào)截點與增益，OIP3為總的輸出三階互調(diào)截點。由上式可知，系統(tǒng)的IIP3主要由后幾級模塊決定，所以提高 *后幾級的增益與輸出三階互調(diào)截點就可以提高整個系統(tǒng)總的輸出三階互調(diào)截點。
