СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №4/2016

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 72 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 4 2016 Проектирование, оптимизация и изготовление сверхширокополосного приёмника Рис. 1. СШП ВЧ-приёмник Рис. 2. СШП-антенна В данной статье представлено описание процесса схемотехнического проектирования нового ВЧ-устройства и разработки топологии печатной платы для изготовления сверхширокополосного приёмника. Внимательное отношение к конструированию и к деталям разводки платы позволили создать прототип, соответствующий требованиям заказчика без необходимости его доработок. Алессио Цациатори, Cover Sistemi Srl Основная задача при проектиро- вании состояла в разработке ВЧ-при- ёмника от антенны до цифрового интерфейса за один цикл разработки без последующих доработок. Успех при таком проектировании стал возможен благодаря применению специализи- рованного пакета для проектирования ВЧ-систем –Microwave Office из среды разработки NI AWR Design Environment, а также использованию преимуществ единой платформы разработки. В целом, на работы от начала проек- тирования до изготовления завершён- ного прототипа сверхширокополосно- го (СШП, англ. Ultra Wideband, UBW) ВЧ-приёмника с заданными параме- трами (см. рис. 1) было затрачено семь месяцев. Процесс проектирования был начат с оптимизации конструкции и произ- водительности в укрупнённом виде, а затем выполнялось полное схемотех- ническое проектирование и проектиро- вание топологии ВЧ-цепей и, в заключе- ние, была проведена электромагнитная оптимизация конструкции. Была раз- работана топология печатной платы с шестислойной металлизацией. Целевое значение чувствительности СШП-приёмника составляет –92 dBm для импульсных сигналов с полосой более 1 ГГц. А НТЕННА В данном СШП-приёмнике приме- нена антенна, которая была спроекти- рована компанией Cover Sistemi Srl для сверхширокополосных радиолокаци- онных устройств. В антенне применён нестандартный эллиптический излу- чатель с подвижным отражателем для улучшения параметров по усилению. На рисунке 2 показана антенна, а на рисун- ке 3 – её диаграмма направленности. На рисунке 4 представленыданные по коэф- фициенту отражения по входу (S11) для всего заданного диапазона частот. А РХИТЕКТУРА ПРИЁМНИКА Была выбрана архитектура с прямым IQ-преобразованием (I – синфазный, Q – квадратурный сигнал) при одно- временном выделении анализируемо- го сигнала во всём диапазоне частот. В такой архитектуре были примене- ны: антенна и входной полосно-про- пускающий фильтр (ППФ), малошумя- щий усилитель (МШУ, англ. Low Noise Amplifiers, LNA), два смесителя, нагру- женных на два квадратурных сигна- ла опорного генератора, фильтры НЧ-полосы частот модулирующих сигналов, усилители и квадратичные детекторы, и, наконец, выходные цепи для передачи сигналов на следующий каскад, а также блоки АЦП и цифровой обработки сигналов. М АЛОШУМЯЩИЙ УСИЛИТЕЛЬ Проектирование МШУ, включая гальваническую развязку для подачи Магнитудный диапазон 0,000 0,659 1,32 1,98 2,64