真对数放大器SBM064在雷达中频接收机中的应用
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项目来源: 航空基金项目 ( 2008ZC12004) 收稿日期: 2010- 10- 22 修改日期: 2010- 11- 10
困难; 同时采用自动增益控制方案的雷达中频接收机 抗干扰能力较弱, 尤其是对自动增益欺骗干扰和速度 拖引干扰等人为干扰对抗能力较差, 而基于真对数放 大器的雷达中频接收机能实现动态范围的瞬时压缩, 具有较好的幅相一致性、较强的抗干扰能力以及良好 的可生产性, 与采用自动增益控制方案的中频接收机 相比有明显的优势, 因此基于真对数放大器的雷达中 频接收机方案成为雷达中频接收机的较佳选择方案。
根据设计框图和仿真结果制作了雷达中频接收 机样机, 并对其经行了测试。测试结果如下所述。 3. 4. 1 灵敏度和动态范围测试结果
灵敏度和动态范围测试数据如表 1所示。
表 1 雷达中频接收机灵敏度和动态范围测 试数据
名称
灵敏度 / dBm
动态范围 /dB
和路
- 105
92
差路 1
- 104
91
差路 2
3 SBM 064在一个雷达中频接收机中 的应用
3. 1 雷达中频接收机指标要求 雷达中频接收机主要指标要求如下: 工作频率: 25 MH z; 中频带宽: 宽带 和路为 20 kH z, 窄带和 路以及
两个差路为 3 kH z; 接收机灵敏度优于 - 100 dBm /50 8; 线性上限: - 10 dBm; 噪声系数: 不大于 10 dB; 相位不一致性: 窄带和通道与任意差通道间的
第 34卷 第 2期 2011年 4月
电子器件
C hinese Journal o f E lectron Dev ices
Vo.l 34 No. 2 Apr. 2011
源自文库
R esearch on Radar IF R eceiver Based on True Logarithm ic Amplifier*
nology G roup Corporation. T he features of ch ip are sm a ll size, low pow er consumpt ion and high accuracy. T he ch ip
operates from 20 MH z to 30MH z, to 90dB o f open loop V oltage gain, 3 LV ~ 90 mV o f input V oltage, 10 mV ~ 350
相位不一致性变化: [ 3b; 幅度不一致性: 窄带和通道与任意差通道间的
幅度不一致性变化: [ ? 1 dB; 输出信号动态: 不大于 48 dB。
3. 2 雷达中频接收机设计 根据指 标要 求设 计出 基于 真对 数 放大 器
SBM 064的雷达中频接收机设计框图如图 2所示。
图 1 真对数放大器 SBM 064的 典型外围应用电路
中电 24所是国内生产真对数放大器的主要厂 家。他们新近推出的真对数放大器 SBM 064拥有对 数精度高, 动态范 围宽, 功耗 低等一系列优 秀的性 能, 是中电 24所推出的性能最好、功能最强的真对 数放大器产品之一。
1 SBM 064的性能指标和结构组成
1. 1 真对数放大器 SBM 064性能指标 [ 3] 真对数放大器 SBM 064的性能指标如下:
雷达声纳等无线电系统中, 接收机前端信号范围 可达 120 dB以上。宽动态范围往往给应用设计带来很 多问题, 例如线性放大器无法处理这样宽的动态范围, 因此在处理宽动态范围的信号时常常将其动态范围压 缩到一个可以处理的程度[ 1] 。目前无论国外或国内, 在设计作为雷达关键部件的中频接收机时, 为了压缩 动态范围, 大多采用自动增益控制设计方案, 自动增益 控制的基本原理是通过采样中频接收机的输出信号生 成控制信号来控制接收机中频放大器的增益, 使中频 放大器不至于饱和。自动增益控制能够保证在接收微 弱信号时, 接收机的增益高, 而接收强信号时, 接收机 的增益低, 从而使输出信号保持适当的电平 [ 2]。由于 自动增益控制电路直接影响着放大器的传输特性, 并 且为了实现通道间传输特性的归一化, 接收机的和路 需要采用闭环控制, 差路需要采用开环控制, 这样一来 又增加了通道间的幅相不一致性, 器件的一致性筛选 也不能从根本上解决问题, 而且使用元器件较多, 调试
从图 3可以清楚的看出: 中频接收机输入输出 在指标要求范围内呈现明显的对数关系, 输入中频 信号动态范围被压缩压缩到 48 dB 范围以内。
由仿真电路得到基于真对数放大器的雷达中频 接收机输出频谱仿真图, 输出频谱仿真图见图 5, 输 入信号为 - 60 dBm。
由图 5可以看出经过滤波后输出信号三次谐波 比信号低 80 dB, 不会影响接收机性能。
真对数放大器 SBM 064在雷达中频接收机中的应用*
李宝森* , 姚国国
(中国空空导弹研究院 , 河南 洛阳 471009)
摘 要: SBM 064是中电 24所生产的真对 数放大器。它有 20MH z~ 30 MH z的输入带宽, 开环电压增益大于 90 dB, 输入电压
为 3 LV ~ 90 mV, 输出电压为 10 mV ~ 350 mV, 对数 精 度小 于 1 dB。其 具 有体 积 小、功 耗低、精度 高 的特 点。 文中 介 绍了
2 典型外围应用电路
真对数放大器 SBM 064的典型外围应用电路如 图 1所示 [ 3] 。
真对数放大器 SBM 064的使用简便, 其外围应 用电路十分简单。它采用正负 15 V 电源供电, 除电 源端 外, SBM 064只 有一 个信号 输入 端、一个输 出 端, 其余管脚接地。其输出端可根据需要, 选接带通 滤波器以滤除谐波。供电电源需要进行去耦处理, 以减小电源输入的噪声。
由仿真电路还可以得到基于真对数放大器的雷达 中频接收机动态范围仿真图, 动态范围仿真图见图 6。
图 5 基于真对数放大器的雷达中频接 收机输 出频谱仿真图
图 6 基于真对数放大器的雷达中频 接收机动态范围仿真图
16 6
电子器件
第 34卷
由图可以 看出中频接收机动态范围已超过了 90 dB, 完全可以满足指标的要求。 3. 4 雷达中频接收机实测结果
第 2期
李宝森, 姚国国: 真对数放大器 SBM 064在雷达中频接收机中的应用
165
多卜勒频率信息。三路信号在第一混频器分别与来 自第一本振的本振信号混频后, 变成三路频率为 25 MH z第一中频信号。该信号在接收 机前端经前置 放大器放大后, 送到中频接收机的输入端。然后经 控制器 ( 消隐开关 ) 送到预选滤波器。消隐开关的 作用是在发射机发射脉冲时, 阻止发射机发射的功 率强大的信号因泄漏进入中频接收机, 从而造成中 频接收机的过载, 影响雷达的正常工作。而宽带滤 波器的作用则是滤除接收机前端送来的中频信号中 的高次谐波以及不必要的干扰杂波。和通道中的差 分放大单元有放大信号和通过差分输出将和路分为 宽带和路和窄带和路两通道的作用, 两路差通道中
16 4
电子器件
第 34卷
电源电压: ? 15 V; 电源电流: [ 30 mA( + 15 V); [ 20 mA ( - 15 V); 频带宽度: 20MH z~ 30 MH z; 开环电压增益: \ 90 dB; 噪声系数: [ 5 dB; 输入电压: 3 LV ~ 90 mV; 输出电压: 10 mV~ 350 mV; 输入阻抗: 50 8; 输出阻抗: 50 8; 对数斜率: 5 ? 2 mV / dB; 对数精度: [ 1 dB; 标准金属管壳 24脚封装。 1. 2 真对数放大器 SBM 064结构组成 对数放大器有多种形式, 常用的有连续检波式 对数放大器 ( SDLA ) 和 双增益 对数放大 器 ( TLA ) 。 连续检波式对数放大器输出视频信号, 双增益对数 放大器输出中频信号 [ 4] 。目前高精度、大动态的真 对数放大器主要采用双增益型电路结构形式, 即由 一个单位增益放大器和一个限幅放大器并联组成, 当输入信号较小时, 放大器有较高增益, 当输入信号 超过一定值后, 增益逐渐减小, 但始终为正增益 [ 5 ] 。 单元电路通过级联, 获得高精度、大动态的真对数放 大器, 整个真对数放大器的性能由单元电路的性能 决定。双增益级电路结构使真对数放大器具有很强 的输入输出动态转换能力, 同时使真对数放大器工 作频率随着信号电平 有最小相位变化 [ 6] 。真对数 放大器 SBM 064 也选择了双增益型电路结构形式, 它由 6个双增益级级联加一固定衰减器组成。
由原理框图设计出基于真对数放大器的雷达中 频接收机仿真电路图。由于雷达中频接收机三个通 道电路基本相同, 现仅对其中一个通道进行仿真, 仿 真电路图见图 3。
图 3 基于真对数放大器的雷达中频接收机仿真电路图
由仿真电路可以得到雷达中频接收机输入输出 关系仿真图, 仿真图见图 4。
图 4 基于真对数放大器的雷达中频接收机 输入输出关系仿真图
的差分放大单元除了有放大信号的作用外还有保证 和通道与差通道幅相一致性的作用。中频接收机由 三路基本相同的电路即: 两路差路、窄带和路和一路 宽带和路电路组成。宽带和路电路为多卜勒的输出 端, ( 多卜勒输出只提供回波信号 与发射信号之间 的频率偏 移 ) 。四 个通道分别输出多卜勒信号、和 路信号以及方位 / 差 0信号和俯仰 / 差 0信号。 3. 3 雷达中频接收机仿真
- 104
92
3. 4. 2 差路与和路的幅度不一致性测试结果 两条差路与和路的幅度不一致性曲线见图 7和
图 8。
图 7 差路 1与窄带和路的幅度不一致性曲线
图 8 差路 2与窄带和路的幅度不一致性曲线
R eceiver.
K ey w ord s: true logarithm ic am plifier; radar; interm ed iate frequency rece iver; SBM 064
EEACC: 632P
do:i 10. 3969 / j. issn. 1005- 9490. 2011. 02. 011
LI Baosen* , YAO G uoguo
(Ch ina A irborne M issile Academy, L uoyang H e. nan 471009, Ch ina )
Abstract: T he SBM 064 logarithm ic am plifier is produced by the 24th R esearch Institute o f China E lectron ics T ech-
mV of output Vo ltage, 1 dB of logarithm ic accuracy. Th is paper introduces the m a in character o f the SBM 064 and
the typ ica l applicat ion c ircu i.t T hen it g ives an exam ple of SBM 064 using in the experim enta l system o f Radar IF
图 2 基于真对数放大器的雷达接收 机设计框图
根据设计框图可知接收机的工作原理如下: 由 天线接收 到的 目 标反 射信 号 ( 即 回 波信 号 ) 经 过 / 和 0/ 差 0器分成三路: 一路带有目标在方位坐标上 的位置信息, 又叫方位 / 差 0信号; 一路带有目标在 俯仰坐标上的位置信息, 因此又叫俯仰 / 差 0信号, 还有一路为天线接收的信号的能量之和, 因此又称 / 和 0信号。它除了作为提取两路 误差信号的基准 之外, 还为提供关于目标与雷达之间的相对速度的
SBM 064的主要特 点以及典型应用电路, 在此基础上, 给出了一个 SBM 064在雷达中频接收机中的应 用实例。
关键词: 真对数放大器; 雷达; 中频接收机; SBM 064
中图分类号: TN957. 51
文献标识码: A
文章编号: 1005- 9490( 2011) 02- 0163- 05
困难; 同时采用自动增益控制方案的雷达中频接收机 抗干扰能力较弱, 尤其是对自动增益欺骗干扰和速度 拖引干扰等人为干扰对抗能力较差, 而基于真对数放 大器的雷达中频接收机能实现动态范围的瞬时压缩, 具有较好的幅相一致性、较强的抗干扰能力以及良好 的可生产性, 与采用自动增益控制方案的中频接收机 相比有明显的优势, 因此基于真对数放大器的雷达中 频接收机方案成为雷达中频接收机的较佳选择方案。
根据设计框图和仿真结果制作了雷达中频接收 机样机, 并对其经行了测试。测试结果如下所述。 3. 4. 1 灵敏度和动态范围测试结果
灵敏度和动态范围测试数据如表 1所示。
表 1 雷达中频接收机灵敏度和动态范围测 试数据
名称
灵敏度 / dBm
动态范围 /dB
和路
- 105
92
差路 1
- 104
91
差路 2
3 SBM 064在一个雷达中频接收机中 的应用
3. 1 雷达中频接收机指标要求 雷达中频接收机主要指标要求如下: 工作频率: 25 MH z; 中频带宽: 宽带 和路为 20 kH z, 窄带和 路以及
两个差路为 3 kH z; 接收机灵敏度优于 - 100 dBm /50 8; 线性上限: - 10 dBm; 噪声系数: 不大于 10 dB; 相位不一致性: 窄带和通道与任意差通道间的
第 34卷 第 2期 2011年 4月
电子器件
C hinese Journal o f E lectron Dev ices
Vo.l 34 No. 2 Apr. 2011
源自文库
R esearch on Radar IF R eceiver Based on True Logarithm ic Amplifier*
nology G roup Corporation. T he features of ch ip are sm a ll size, low pow er consumpt ion and high accuracy. T he ch ip
operates from 20 MH z to 30MH z, to 90dB o f open loop V oltage gain, 3 LV ~ 90 mV o f input V oltage, 10 mV ~ 350
相位不一致性变化: [ 3b; 幅度不一致性: 窄带和通道与任意差通道间的
幅度不一致性变化: [ ? 1 dB; 输出信号动态: 不大于 48 dB。
3. 2 雷达中频接收机设计 根据指 标要 求设 计出 基于 真对 数 放大 器
SBM 064的雷达中频接收机设计框图如图 2所示。
图 1 真对数放大器 SBM 064的 典型外围应用电路
中电 24所是国内生产真对数放大器的主要厂 家。他们新近推出的真对数放大器 SBM 064拥有对 数精度高, 动态范 围宽, 功耗 低等一系列优 秀的性 能, 是中电 24所推出的性能最好、功能最强的真对 数放大器产品之一。
1 SBM 064的性能指标和结构组成
1. 1 真对数放大器 SBM 064性能指标 [ 3] 真对数放大器 SBM 064的性能指标如下:
雷达声纳等无线电系统中, 接收机前端信号范围 可达 120 dB以上。宽动态范围往往给应用设计带来很 多问题, 例如线性放大器无法处理这样宽的动态范围, 因此在处理宽动态范围的信号时常常将其动态范围压 缩到一个可以处理的程度[ 1] 。目前无论国外或国内, 在设计作为雷达关键部件的中频接收机时, 为了压缩 动态范围, 大多采用自动增益控制设计方案, 自动增益 控制的基本原理是通过采样中频接收机的输出信号生 成控制信号来控制接收机中频放大器的增益, 使中频 放大器不至于饱和。自动增益控制能够保证在接收微 弱信号时, 接收机的增益高, 而接收强信号时, 接收机 的增益低, 从而使输出信号保持适当的电平 [ 2]。由于 自动增益控制电路直接影响着放大器的传输特性, 并 且为了实现通道间传输特性的归一化, 接收机的和路 需要采用闭环控制, 差路需要采用开环控制, 这样一来 又增加了通道间的幅相不一致性, 器件的一致性筛选 也不能从根本上解决问题, 而且使用元器件较多, 调试
从图 3可以清楚的看出: 中频接收机输入输出 在指标要求范围内呈现明显的对数关系, 输入中频 信号动态范围被压缩压缩到 48 dB 范围以内。
由仿真电路得到基于真对数放大器的雷达中频 接收机输出频谱仿真图, 输出频谱仿真图见图 5, 输 入信号为 - 60 dBm。
由图 5可以看出经过滤波后输出信号三次谐波 比信号低 80 dB, 不会影响接收机性能。
真对数放大器 SBM 064在雷达中频接收机中的应用*
李宝森* , 姚国国
(中国空空导弹研究院 , 河南 洛阳 471009)
摘 要: SBM 064是中电 24所生产的真对 数放大器。它有 20MH z~ 30 MH z的输入带宽, 开环电压增益大于 90 dB, 输入电压
为 3 LV ~ 90 mV, 输出电压为 10 mV ~ 350 mV, 对数 精 度小 于 1 dB。其 具 有体 积 小、功 耗低、精度 高 的特 点。 文中 介 绍了
2 典型外围应用电路
真对数放大器 SBM 064的典型外围应用电路如 图 1所示 [ 3] 。
真对数放大器 SBM 064的使用简便, 其外围应 用电路十分简单。它采用正负 15 V 电源供电, 除电 源端 外, SBM 064只 有一 个信号 输入 端、一个输 出 端, 其余管脚接地。其输出端可根据需要, 选接带通 滤波器以滤除谐波。供电电源需要进行去耦处理, 以减小电源输入的噪声。
由仿真电路还可以得到基于真对数放大器的雷达 中频接收机动态范围仿真图, 动态范围仿真图见图 6。
图 5 基于真对数放大器的雷达中频接 收机输 出频谱仿真图
图 6 基于真对数放大器的雷达中频 接收机动态范围仿真图
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电子器件
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由图可以 看出中频接收机动态范围已超过了 90 dB, 完全可以满足指标的要求。 3. 4 雷达中频接收机实测结果
第 2期
李宝森, 姚国国: 真对数放大器 SBM 064在雷达中频接收机中的应用
165
多卜勒频率信息。三路信号在第一混频器分别与来 自第一本振的本振信号混频后, 变成三路频率为 25 MH z第一中频信号。该信号在接收 机前端经前置 放大器放大后, 送到中频接收机的输入端。然后经 控制器 ( 消隐开关 ) 送到预选滤波器。消隐开关的 作用是在发射机发射脉冲时, 阻止发射机发射的功 率强大的信号因泄漏进入中频接收机, 从而造成中 频接收机的过载, 影响雷达的正常工作。而宽带滤 波器的作用则是滤除接收机前端送来的中频信号中 的高次谐波以及不必要的干扰杂波。和通道中的差 分放大单元有放大信号和通过差分输出将和路分为 宽带和路和窄带和路两通道的作用, 两路差通道中
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电源电压: ? 15 V; 电源电流: [ 30 mA( + 15 V); [ 20 mA ( - 15 V); 频带宽度: 20MH z~ 30 MH z; 开环电压增益: \ 90 dB; 噪声系数: [ 5 dB; 输入电压: 3 LV ~ 90 mV; 输出电压: 10 mV~ 350 mV; 输入阻抗: 50 8; 输出阻抗: 50 8; 对数斜率: 5 ? 2 mV / dB; 对数精度: [ 1 dB; 标准金属管壳 24脚封装。 1. 2 真对数放大器 SBM 064结构组成 对数放大器有多种形式, 常用的有连续检波式 对数放大器 ( SDLA ) 和 双增益 对数放大 器 ( TLA ) 。 连续检波式对数放大器输出视频信号, 双增益对数 放大器输出中频信号 [ 4] 。目前高精度、大动态的真 对数放大器主要采用双增益型电路结构形式, 即由 一个单位增益放大器和一个限幅放大器并联组成, 当输入信号较小时, 放大器有较高增益, 当输入信号 超过一定值后, 增益逐渐减小, 但始终为正增益 [ 5 ] 。 单元电路通过级联, 获得高精度、大动态的真对数放 大器, 整个真对数放大器的性能由单元电路的性能 决定。双增益级电路结构使真对数放大器具有很强 的输入输出动态转换能力, 同时使真对数放大器工 作频率随着信号电平 有最小相位变化 [ 6] 。真对数 放大器 SBM 064 也选择了双增益型电路结构形式, 它由 6个双增益级级联加一固定衰减器组成。
由原理框图设计出基于真对数放大器的雷达中 频接收机仿真电路图。由于雷达中频接收机三个通 道电路基本相同, 现仅对其中一个通道进行仿真, 仿 真电路图见图 3。
图 3 基于真对数放大器的雷达中频接收机仿真电路图
由仿真电路可以得到雷达中频接收机输入输出 关系仿真图, 仿真图见图 4。
图 4 基于真对数放大器的雷达中频接收机 输入输出关系仿真图
的差分放大单元除了有放大信号的作用外还有保证 和通道与差通道幅相一致性的作用。中频接收机由 三路基本相同的电路即: 两路差路、窄带和路和一路 宽带和路电路组成。宽带和路电路为多卜勒的输出 端, ( 多卜勒输出只提供回波信号 与发射信号之间 的频率偏 移 ) 。四 个通道分别输出多卜勒信号、和 路信号以及方位 / 差 0信号和俯仰 / 差 0信号。 3. 3 雷达中频接收机仿真
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3. 4. 2 差路与和路的幅度不一致性测试结果 两条差路与和路的幅度不一致性曲线见图 7和
图 8。
图 7 差路 1与窄带和路的幅度不一致性曲线
图 8 差路 2与窄带和路的幅度不一致性曲线
R eceiver.
K ey w ord s: true logarithm ic am plifier; radar; interm ed iate frequency rece iver; SBM 064
EEACC: 632P
do:i 10. 3969 / j. issn. 1005- 9490. 2011. 02. 011
LI Baosen* , YAO G uoguo
(Ch ina A irborne M issile Academy, L uoyang H e. nan 471009, Ch ina )
Abstract: T he SBM 064 logarithm ic am plifier is produced by the 24th R esearch Institute o f China E lectron ics T ech-
mV of output Vo ltage, 1 dB of logarithm ic accuracy. Th is paper introduces the m a in character o f the SBM 064 and
the typ ica l applicat ion c ircu i.t T hen it g ives an exam ple of SBM 064 using in the experim enta l system o f Radar IF
图 2 基于真对数放大器的雷达接收 机设计框图
根据设计框图可知接收机的工作原理如下: 由 天线接收 到的 目 标反 射信 号 ( 即 回 波信 号 ) 经 过 / 和 0/ 差 0器分成三路: 一路带有目标在方位坐标上 的位置信息, 又叫方位 / 差 0信号; 一路带有目标在 俯仰坐标上的位置信息, 因此又叫俯仰 / 差 0信号, 还有一路为天线接收的信号的能量之和, 因此又称 / 和 0信号。它除了作为提取两路 误差信号的基准 之外, 还为提供关于目标与雷达之间的相对速度的
SBM 064的主要特 点以及典型应用电路, 在此基础上, 给出了一个 SBM 064在雷达中频接收机中的应 用实例。
关键词: 真对数放大器; 雷达; 中频接收机; SBM 064
中图分类号: TN957. 51
文献标识码: A
文章编号: 1005- 9490( 2011) 02- 0163- 05