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多变频器第1篇

随着卫星导航系统的发展，各种导航系统的交互应用日益紧

密，衍生出来的各种组合导航系统都对接收下变频器提出了更高

的要求。卫星导航跟踪站系统对接收下变频器要求更高，要求小

mm范围内，对功耗要求5W。该设备同时要求相位噪声指标

/Hz。

以上关于体积、功耗以及相位噪声的要求对下变频器是一

个全新的挑战，以往地面系统中单路下变频器的体积要求就差不

多这么大，而这个项目中要求设计8个通道的下变频，难度是相

当大的，设计难点在于多通道的杂散抑制、低功耗和散热等。先

40mm,本设计突破传统的微波电路设计理念，突破电路设计极限，

研制出满足要求的产品。

1本振设计

卫星导航跟踪站系统要求设计的多通道下变频器频率配置

如表1所示。

RFFC5071,该芯片功耗最低，相噪指标好，而且该芯片内置混频器，

流为125mA,功耗为0.375W。

为了追求低功耗、小型化，期望电流能够达到最小。显然

RFFC5071芯片相对来说已经具有很低的功耗，但这个功耗还不

是最小的。在内置VCO的锁相芯片产生之前，都是采用分立器

件实现本振源[4],即由鉴相器、VCO和环路滤波器组成，PLL

标满足设计要求，该方案缺点在于电路稍微复杂一些，成本略高

一些。

2混频器选择

在以往的工程中成熟应用的混频器有SYM25D、HMC422、

表2所示。

从表2可以看出，以上5种混频器HMC915的指标最好，但该

标最差，但是综合它的LO电平和增益[8],这款芯片还是具有较

大的优势，通过优化输入信号链路放大器增益，可以避免IIP3

指标对下变频器整机的性能影响，而且相对其他4种混频器，它

是有正增益的，相当于省下了一级15dB增益的放大器件。就

体积来说，该器件也是上述器件中最小的，符合小型化设计的需

求，唯一相对麻烦的是，它的各端口隔离度是靠外围L、C滤波实

现的[9],根据频点的不同，电感电容的值略有不同，但这些都是

可以在设计过程中固化的。

3放大器件的选择

如表3所示。

从表3可以看出，以上5种放大器件中，性能指标最好的是

SBB-4089[10],该器件具有较高的线性度，带内增益非常平坦，

但是其功耗较大，用在本设计中不符合低功耗的设计理念。而

SBF-5043器件电流可调，在中频段可以低电流状态获得很大

的增益，在高频段该器件增益约为14dB,易于级连，避免电路

自激，该器件电流仅为10mA,具有较高的线性度，外围电路简

单，体积小，基于以上特点，本设计放大器选择SBF-5043。

4电路设计

微波电路设计通常采用介电常数较低的聚四氟乙烯双层板

材，这样电路可以有较小的线路损耗，获得较好的微波特性，然而

本设计中电路集成度太高，双层板不可能实现，所以本设计采用

介电常数4.7的环氧树脂4层板材。多通道下变频器的原理图

如图1所示。

多通道下变频器设计采用2块PCB,每个PCB上布局4个下

变频通道，时频10MHz分路通常采用功分器进行，以实现严格的

阻抗匹配，但本设计需进行小型化设计，众多的功分器组，或者1

分8路功分器均占较大的面积，且走线复杂，易串入低频干扰，

本设计为了小型化，采用直接在输入时频信号线路上分8根时频

线，不考虑阻抗匹配，分8路后的时频信号均通过

实践表明该方法有效。

图1中，射频信号的功分网络为了小型化摒弃了以往采用功

分器件的方法，射频信号输入后进行2级放大，然后接数控衰减

器，数控衰减器输出后直接分成2路信号线，此处不考虑50Q

阻抗匹配，分成2路射频信号分别通过T型电阻网络分成4路，

其损耗用1级放大器补偿即可。分路后的8路信号分别进行射

频滤波处理送入混频器作为混频器的RF信号。

考虑到印制板上的器件过多，印制板设计采用分层次设计，

即变频及中频放大滤波在正面，本振设计在背面，射频放大器、

数控衰减器和射频功分网络布局在两面均有，与其他信号隔腔处

理。由于器件多，走线复杂，印制板4层信号分别设计依次为：信

号层1、地层1、地层2和信号层2。信号层1与地层1走线过

孔采用埋盲孔，信号层2与地层2走线过孔采用埋盲孔，这样走

线避免串扰，地层1、地层2兼布一些控制线。本振设计均在背

面，屏蔽盒中间对每路本振信号均隔腔处理。

机P