抗干扰高可靠脉冲调制器设计.pdf

电子质量2017年第4期总第361期
抗干扰高可靠脉冲调制器设计
Design of Robust Anti-jamming Pulse Modulator
谭晓明(中国西南电子技术研究所.W叫川成都610036)
In Xiao-ming uthwest China Institute of Electronic Technolo. Sichuan Chengdu 610036)
摘要:该文详细论述了抗干扰高可靠脉冲调例器的原理、电路结构以及总体设计方案。对脉冲调制器的
载波抑制、频谱纯度、脉沖包络、链路増益、可靠性等关键技术提出了解決办法。该脉冲调制器在某型脉冲
功放中得到厂广泛应用
关键词:脉神调制器;载波抑制;颍谱纯度;脉冲包络;可靠性
中图分类号:TN761.8
文献标识码:B
文章编号:1003-0107(2017)04-0081-05
Abstract: The operating principle rcuit structure, nd design scheme for the robust anti-jamming pulse m
odulator are discussed The solutions for carrier suppression, spectrum purity, pulse envelope, ink gain, and re
liability of pulse modu ator are presented. This pulse modulator has been applied widely to a type of pulse p
ower amplifier.
Key words: pulse modulator; carrier suppression, spectrum purity: pulse envelope: reliability
CLC number: TN7618
Document code: B
Article ID:1003-0107(2017)04-0081-05
0引
ASK信号输入ASK调制器的驱动电路,放大后输
脉冲功放心泛地运用于雷达系统、敌我识別等现代入徴波单川单掷开关的控制端口,前级中频信号输人高
通信系统中。脉冲功放输出脉沖的前沿、后延、顶降、载速骰波单刀单掷开关后,开关输出脉冲信号。实现连续
波抑制、频谱纯度等重要指标的优良,直接影响通信系波信号到脉冲信号的输出。
统的通信质量。这些重要指标又与脉冲调制器紧密相
1.2脉冲调制器的主要指标如下
关,脉冲调制器是脉冲功放中非常重要的部件之
本文综合考虑了脉冲调制器的各项指标,设计出了
1)脉冲前沿/后沿:≤100ns
≤0.3dB
款适用于脉冲发射机,具有混频和脉冲调制功能的调
2)脉冲顶降
)载波抑制
≤-20dB
制器。该脉冲调制器具有快速响应;高载波抑制;高可靠
4)频谱纯度
≤-10dB
性;输出的脉冲峰值功率能满足脉冲功放前级放大器驱
动要求等特点。它解決了脉冲发射机的混频、ASK调制
5)脉冲峰值:
12±0.5dRm
和前级驱动。
2脉冲调制器总体方案设计
1脉冲调制器电路结构设计
脉汕调制器总体方案设计,主要根据脉汕调制器的
主要指标,重点考虑脉冲调制器的BPSK调制器、ASK
1.1脉冲调制器原理及电路结构
调制器、链路增益、隔离保护等关键部件设计。
脉冲调制器原及也路结构如图1所示。
该脉冲调制器频率工作范用0.9~1.5CHz,射频信
2.1BPSK调制器设计
号从RFIN端口输入,经m型衰减后与完成驱动放大
BPSK调制器是脉冲调制器核心部件,它直接关系
的BFSK信号在一级管双平衡混频器中实现混频:输出到调制器的抗干抗能力即载波抑制和频谱纯度两关键
的中频(I止)信号经过一级小功率功放器进行信号放大
指标。BSK调制器的工作电路通常包括混频器和基带
隔离保护。
信号驱动两部分电路构成。
作者简介:晓明(1979-),男,工程师,工学学上,从事射频、假波组件设计、调试工作
抗亍扰高可靠脉冲调器设谭晓明
BPSK调制
ASK调制
BPSK
驱动电路
ASK
驱动电路
极管双平F
RF IN
x型衰减十衡混频器
小功率放大器?隔离器E1
微波开关
RF OUT
偏置电路
图1脉沖调制器电路结构
BPSK调制器要实现高载波抑制和频谱纯度,混频
3)由于4只二极管完全相同,通过分析电爪电流
器输出噪声、杂波、组合频率、隔离度等指标的好坏是关相位之间关系,可以得到输出中频信号电流为:
键。二极管混频器作为无源混频器尽管存在损耗大,但
i =i1+iz+i; +i=8g1 s
其噪声和杂波输出比品体管混频器要小,且貝有电路结
cos(osd)(cos(o2t)+cos(3ot)+L=4g_Vs(cos(o-o)+cos
构简单、隔离度高,组合频率抑制好等优点。这里选用
(oの、+1)+4gvdt(cos(3o、-o)+cos(3os+o)+…
极管双平衡混频器,二极管双平衡混频器是一款无源混
由中频信号输出电流(可以看出,输出信号不包含
频器,输出信号不包含本振利射频信号的偶次诸波分本振和射频信号的偶次诺波分量,输出频谱较纯净。因
量,输出频谐较纯浄。
此,双平衡混频器具有更高的对交调信号的抑制能力。
2.1.1双平衡混频器原理
2.1.2載波抑制的测试方法
双平衡混频器采用山4个相同二极管首尾相接构
载波抑制是BPSK调制器的主要技术指标之一,其
成的环形管堆作为混频器件,其原理图如图2所示。
抑制性能的好坏直接影响系统的抗干扰性能。一般是载
如图2所示,本振和射频巴伦互相隔开,这种信
波被抑制越大越好,由于受器件影响,不可能做得太大
馈入方式具有人然的射频本振隔离能力。中顺信号从射这里要求载波抑制在整个频段内优于200B
频巴伦取出,从而使本振信号泄漏到中频端口的功率大
检査载波抑制的方法是去掉伪码调制,用一个方波
大降低,減小了对后端中频电路的影响
米代替调制信号。通过观察调制器输出频谱,测得载波
RF In
LoIn中心频率和副瓣的幅度差就是载波抑制。
2.2ASK调制器设计
B
ASK调制器性能好坏直接关系输出脉冲包络质
量,即脉前沿、后沿和脉冲顶降等指标。ASK调制器通
o IF Out
常由一个高速微波单刀单掷开关和驱动器构成
微波单刀单掷关的“开通”、“关断”速率高低直接
图2双平衡混频器原理图
决定调制器输出脉冲的前沿、后沿、顶降好坏,即“开
1)加在肖特基结2端的电压和电流关系式为:
通”、“关断”速率越高,其输出脉冲前、后沿就越小。高速
式(1)中:is为二极管反向饱和电流,q为电子电荷
微波单刀单掷开关常采用PIN二极管、GaAs二极管设
量,n为二极管理想因子,K为波尔兹曼常数,T为绝对
计,其“开通”、“关断”'速率决定于二极管内部电子迁移
速率。砷化镓中电子迁移率约是碓中的4倍,这导致
温度