一种基于ADS的雷达接收机系统设计方法

地看到接收机在VGA增益最大和最小的情况下整机增益的分配情况。

由图4还可以看出，接收机前端一般要有AGC的加入，以便动态调节输入信号的输入功率，使之匹配ADC。

图5所示为接收机功率增益预算，从图中可以看出功率增益在各个器件上的分配情况。

射频模块的优化选择

在系统结构的优化选择中，已经得到最优的系统结构。而系统性能指标无法直接应用于结构规划和模块设计，需要把这些指标转换为能直接反映射频模块性能的参数，如噪声系数、线性度、稳定性等，因此可以分配具体的性能参数到各射频模块中去。

射频模块一般都可以分为放大、滤波、混频等模块，以放大器为例，其实际的行为模型还必须考虑各种非线性因素。

噪声。可以认为是与有用信号不相关的随机干扰，主要有热噪声、散粒噪声和闪烁噪声三种类型。接收机的噪声系数主要取决于它的前端电路，若无高频放大器，主要由混频电路决定。

线性度。用来衡量线性度的指标主要有三阶交调、二阶交调和1dB压缩点。

稳定性。因晶体管都存在着内部反馈，当反馈量达到一定程度时，将会引起放大器稳定性变坏而导致自激。

这些非线性因素不是孤立的，而是与输入信号叠加在一起共同组成系统的输入输出。用Sideal、Sn、Sl、Ss分别表示模块的理想信号、噪声、线性度、稳定性，则其输入、输出信号可以分别表示为

从而可以得到实际器件的行为模型，并结合ADS仿真分析其性能。

器件选型

在此只对一些典型器件如射频滤波器、低噪声放大器等进行仿真、分析。

滤波器

由于是对天线接收下来的微弱射频信号直接滤波，因此要求射频滤波器的插损和带内波动等都尽可能小。为了满足系统性能要求和提高接收机设备的动态范围，通常需要几组滤波器，以减少干扰信号的数量和幅度，以及进入接收机的噪声。同时为了覆盖整个频段，采用电调谐滤波器是必然趋势。电调谐滤波器是通过改变滤波网络中的可变电容，来实现网络频率响应的变化。利用电压改变可变电容的容量，达到所需要的频率响应。本设计中，每个频段可以分别用一个电调谐滤波器来覆盖。

多个电调谐滤波器的连接如图6所示，其输入信号为天线接收下来的射频信号，输出信号为经过电调谐滤波器选择的信号，可以满足对滤波器(包括射频滤波器和中频滤波器)的超宽带要求。因此，利用电子开关和信号处理器的控制端口，就可以把滤波器置于带内任意感兴趣的频段。

低噪声放大器

根据所要求的灵敏度、带通滤波器插损和ADC输入电平的要求，设计放大器的增益和匹配等问题。在搭建电路时尤其要注意电源旁路、寄生电容和外围器件的选择对充分发挥低噪声放大器性能的影响。本文可以利用ADS软件，按照参数要求，自行设计一个低噪声放大器，并对其参数进行优化、仿真，得到如图7所示的仿真结果。从结果可以看出，此低噪声放大器基本满足设计要求，可用于系统设计中。接着可以根据软件设计的结果绘制电路版图，并加工成电路板。最后对加工好的电路进行调试，使其满足设计要求，此项工作将在以后完成。

把上述设计方法与传统的基带等效系统优化方法结合起来，就形成了一个自上而下、能全面评价系统结构性能的设计流程。

结语

本文在常规接收机设计方法的基础上，利用ADS软件，提出了一种高效的系统设计方法。经过验证，大大缩短了雷达接收机系统的开发周期，并且目前已逐步在笔者所在课题组项目中应用。

参考文献：

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