MIMO引信射頻電路設(shè)計(jì)的研究

摘 要：MIMO引信所使用的是陣列天線技術(shù)，可以對(duì)目標(biāo)角度進(jìn)行有效估計(jì)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全方位探測(cè)，對(duì)我國(guó)科技以及軍事等的發(fā)展具有重要意義?；诖?，本文首先從數(shù)字編碼調(diào)相、芯片選擇以及電路調(diào)制等方面分析了MIMO引信射頻電路中的調(diào)制電路設(shè)計(jì)，其次探討了MIMO引信射頻電路中的匹配電路設(shè)計(jì)，最后對(duì)MIMO引信射頻電路中的解調(diào)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：調(diào)制電路；匹配電路；解調(diào)電路

引言：MIMO引信的探測(cè)精度比較高，并且具備一定的抗干擾能力，將其和電路設(shè)計(jì)進(jìn)行有效結(jié)合，可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全方位探測(cè)，然而要想實(shí)現(xiàn)這一目的，就必須對(duì)射頻電路進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，進(jìn)而確保信號(hào)的發(fā)射效率與穩(wěn)定性。在這種情況下，本文從調(diào)制電路、匹配電路以及解調(diào)電路等方面對(duì)MIMO引信射頻電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)研究，希望可以為相關(guān)研究人員在研究過程中提供一些幫助。

1調(diào)制電路設(shè)計(jì)

1.1數(shù)字編碼調(diào)相

在調(diào)制電路設(shè)計(jì)過程中，可以通過調(diào)相法對(duì)數(shù)字編碼進(jìn)行調(diào)相。對(duì)于實(shí)際電路而言，普遍采用高低電平對(duì)數(shù)字編碼信號(hào)進(jìn)行表示，因此需要用二進(jìn)制數(shù)對(duì)數(shù)字編碼進(jìn)行表示，通過兩位二進(jìn)制數(shù)對(duì)各個(gè)碼元進(jìn)行表示，再對(duì)這兩個(gè)碼元進(jìn)行拆分，分成兩路并行信號(hào)，再用每個(gè)組的第一位碼元對(duì)I路輸入進(jìn)行表示，用第二位碼元對(duì)Q路輸入進(jìn)行表示，再將它們分別和載波、移相信號(hào)等進(jìn)行混頻，并對(duì)混頻結(jié)果進(jìn)行相加，進(jìn)而對(duì)編碼調(diào)相信號(hào)進(jìn)行獲得。

1.2芯片選擇

在本文當(dāng)中，調(diào)制電路的中心頻率是2.4GHz，其寬帶為100MHz，將單端輸入作為基帶編碼信號(hào)，將偏置電壓設(shè)置成1V，將峰值設(shè)置成1.8伏。

本文所選擇的芯片是AD8346和AD8132。AD8346芯片主要是由分相器模塊、混頻電路、BIAS模塊構(gòu)成的。其中，分相器模塊功能在于產(chǎn)生本振信號(hào)，混頻電路的功能是產(chǎn)生調(diào)相信號(hào)，而對(duì)于BIAS模塊而言，可以產(chǎn)生偏置電壓。在這個(gè)過程中，載波信號(hào)可以通過LO端以及單端輸入。在分相器的作用下，載波信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)化成兩路差分信號(hào)，之后和基帶輸入混頻，最后在求和的基礎(chǔ)上就會(huì)獲得相應(yīng)的編碼調(diào)相信號(hào)。對(duì)于AD8132芯片來說，需要使用雙極性電壓，也就是說需要實(shí)行電壓的極性轉(zhuǎn)換，進(jìn)而產(chǎn)生負(fù)電壓。該芯片電壓在轉(zhuǎn)換過程中效率比較高，并且外圍電路也比較簡(jiǎn)單。

1.3電路調(diào)制

在電路調(diào)制過程中，編碼信號(hào)主要是先經(jīng)過AD8132，然后通過單端輸入，再轉(zhuǎn)化成差分輸出信號(hào)，對(duì)放大器反饋電路進(jìn)行有效調(diào)整，進(jìn)而確保信號(hào)幅度和相關(guān)要求相符。同時(shí)也要對(duì)VOCM端的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，將其設(shè)置為1.2V，將基帶偏置電壓設(shè)置成1.2V，并將正電壓轉(zhuǎn)化成負(fù)電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)雙極性供電的目的[1]。

2匹配電路設(shè)計(jì)

對(duì)于濾波器的輸出阻抗以及特征阻抗而言，都屬于電阻性阻抗，因此在阻抗匹配過程中可以選擇α/4的變換器，但是由于信號(hào)頻率較低，在進(jìn)行阻抗分配時(shí)，不適合選擇分布參數(shù)電路，所以可以利用集總元件的匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗匹配。本文在阻抗匹配設(shè)計(jì)過程中使用的是ADS中自帶的工具。編碼寬帶為10MHz，在利用該寬帶進(jìn)行阻抗匹配時(shí)，需要對(duì)匹配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。因?yàn)樵诰幋a信號(hào)當(dāng)中，有很多低頻分量，因此需要采用“串聯(lián)電感”、“并聯(lián)電容”的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，為了遵循小型化原則，應(yīng)該盡量確保電路的簡(jiǎn)潔性與高效性。

3解調(diào)電路設(shè)計(jì)

本文所使用的AD8347是一種正交解調(diào)器，其輸入頻率的范圍處于800MHz到2.7GH之間，在射頻端以及基帶等處都設(shè)有放大器。

AD8347具有自動(dòng)增益控制的電路，在輸出信號(hào)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上對(duì)放大器增益進(jìn)行有效調(diào)整，進(jìn)而確保輸出信號(hào)的穩(wěn)定。控制電壓形成的電路會(huì)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行接收，再將信號(hào)強(qiáng)度和參考值進(jìn)行對(duì)比分析，形成控制電壓。對(duì)于增益受控電路而言，會(huì)在控制電壓的影響下對(duì)增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而確保輸出信號(hào)的穩(wěn)定性。

對(duì)于RF信號(hào)來說，可以進(jìn)行單端輸入，通過RFIN端進(jìn)行輸入，并在兩端口串聯(lián)一個(gè)100歐姆的電阻，進(jìn)而確保輸入端的阻抗是50歐姆。對(duì)于本振信號(hào)來說，可以通過LOIN端輸入，并且也在兩端口之間串聯(lián)一個(gè)100歐姆的電阻。在進(jìn)行調(diào)節(jié)之后，信號(hào)可以通過QMXO以及IMXO等端口進(jìn)行輸出，在經(jīng)過濾波之后，分別和I路基帶的輸入端以及Q路基帶的輸入端進(jìn)行連接，最后通過IBBP、QBBP、IBBN以及QBBN等端口進(jìn)行差分輸出[2]。

結(jié)論：總而言之，在調(diào)制電路設(shè)計(jì)過程中，本文所選擇的是數(shù)字編碼調(diào)相信號(hào)，芯片選擇的是AD8346和AD8132兩種，通過集總元件的匹配網(wǎng)絡(luò)、“串聯(lián)電感”、“并聯(lián)電容”等方式進(jìn)行了匹配電路設(shè)計(jì)，最后在解調(diào)電路設(shè)計(jì)中對(duì)信號(hào)的輸入輸出進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析?？茖W(xué)是永無止境的，所以對(duì)于相關(guān)研究人員而言，也需要對(duì)MIMO引信射頻電路設(shè)計(jì)進(jìn)行深層次研究，對(duì)各種電路設(shè)計(jì)進(jìn)行不斷完善與優(yōu)化，進(jìn)而為我國(guó)的科技發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)

[1]劉瑤桐星.MIMO無線通信系統(tǒng)射頻前端的實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2009.

[2]葛優(yōu).MIMO引信基帶信號(hào)及電路研究[D].南京理工大學(xué)，2017.

作者簡(jiǎn)介

曾德志（1995），四川省達(dá)州市人，漢族，在讀本科，研究方向：電路設(shè)計(jì)與smt生產(chǎn)之間的優(yōu)化關(guān)系。單位：四川省成都師范學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 四川省成都市溫江區(qū)。

（作者單位：四川省成都師范學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)）