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W波段超外差LO两种倍频链路的比较
材料来源:王明福,上海馥莱电子有限公司           录入时间:2018/12/21 10:43:23

W波段(75-110GHz)由于其衰减小、分辨率高、超宽带等优势,受到越来越多的关注。之前由于成本高昂,主要用于军事领域。近些年随着Gotmic等厂家毫米波芯片的量产,成本大大降低了,已被很多民用场合所接受。特别是现在大力支持军民融合的背景下,很多原来纯军用的产品,也开始转为民用。W波段主要应用:主动式或被动式安检成像;机场跑道异物检测(FOD);直升机防撞/盲降系统;遥感/气象雷达/天文探测等;军事、国防等;毫米波测试测量。

在超外差接收系统中,LO链路非常关键,对接收系统的灵敏度和动态范围有着重要影响。要实现W波段的本振信号,需要从X波段(8-12GHz)或Ku波段(12-18GHz)倍频上去,一般有两种方法:直接采用8倍频器芯片、采用多级倍频和滤波。

直接采用8倍频器芯片

1:直接采用8倍频器芯片方案

GXOB0017是一款性能非常不错的8倍频器芯片,内部集成了三级2倍频及多级驱动放大器。输入频率10.7-13.3GHz,经过8倍频直接输出86-106GHz;输入驱动功率0dBm,输出功率高达+12dBm,且从86GHz直到106GHz功率波动都非常平坦。谐波抑制一般有20dBc以上,在92-96GHz对x7/x9谐波抑制达50dBc以上。

使用此方案最大的好处是:结构非常简单,体积小,成本低。缺点是:芯片内部3级两倍频之间没有滤波,杂散比较多。

2GXOB0017内部框图和谐波抑制

3: GXOB0017芯片输出功率

采用多级倍频和滤波

4:多级滤波和倍频方案

同样是X波段或Ku波段产品低频LO信号,经过2倍频,加驱动放大器,再4倍频送给W波段混频器。

X2倍频器可以采用Marki Microwave公司的MMD-1648LCH输出频率16-48GHz或MMD-2060HCH输出频率高达20-60GHz,而且谐波抑制非常好。

驱动放大器采用ADM-5974CH,DC-34GHz,13dB,输出功率+20dBm,或ADM-5931CH,DC-28GHz,输出功率+16dBm。除了超宽带、高线性度,这两款放大器另一个特色是相位噪声非常低,为-153dBc/Hz at 10kHz,可以避免LO链路带来的相位噪声恶化。

这样做的好处非常明显,中间可以加多级滤波器,可以最大限度地过滤LO倍频产生的杂散,从而得到最佳的接收动态范围。缺点和优点一样明显:链路复杂,体积比较大,成本高,调试难度大。适合用在测试测量等高性能场合。

5Marki倍频器曲线(左MMD-1648LCH, MMD-2060HCH

6GQXB0012, W波段4倍频器芯片

总结

两种方案各有优点和缺点,应根据具体应用场合选择最佳性价比的方案:单芯片方案适合要求体积小、成本低的场合;多级倍频和滤波虽然难度大,但其杂散很小,适合用在对指标要求很高的测试测量场合。


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