無線數(shù)字圖像傳輸專用產(chǎn)品

1、無線數(shù)字圖像傳輸濾波低噪聲放大器1低噪聲放大器的應(yīng)用無線數(shù)字圖像傳輸系統(tǒng)采用先進(jìn)的COFDM調(diào)制技術(shù)、信道編解碼技術(shù)、差錯(cuò)控制技術(shù)，并結(jié)合MPEG2視音頻壓縮編碼技術(shù)，在高速移動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)視頻、語音、數(shù)據(jù)等寬帶多業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)同步傳輸，具有很強(qiáng)的抗多徑干擾能力和在有遮擋環(huán)境中的傳輸能力，實(shí)現(xiàn)在“高速運(yùn)動(dòng)中”“非通視條件下”高質(zhì)量圖像的實(shí)時(shí)傳輸，傳輸靈敏度高、移動(dòng)性好、保密性好、抗干擾和抗衰落能力強(qiáng)、傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性突出等顯著優(yōu)點(diǎn)。該產(chǎn)品廣泛泛應(yīng)用于于廣電、公公安、消消防、交交警、人人防應(yīng)急急、城管管執(zhí)法、消消防應(yīng)急急、水利利防汛、電電力搶險(xiǎn)險(xiǎn)、鐵路路搶險(xiǎn)、海海事執(zhí)法法、海監(jiān)監(jiān)巡查、海海關(guān)邊

2、防防、碼頭頭監(jiān)控、森森林防火火、油田田防盜、軍軍事偵察察等，適適合城區(qū)區(qū)、海上上、山地地等多種種復(fù)雜環(huán)環(huán)境中。圖像通信技技術(shù)主要要優(yōu)越性性在于臨臨場感強(qiáng)強(qiáng)、信息量量大、準(zhǔn)確記記錄瞬間間發(fā)生的的事件、圖圖像信息息容易記記錄、不不失真，為為指揮中中心提供供集體決決策的手手段。無線數(shù)字圖圖像傳輸輸設(shè)備普普遍追求求清晰度度高、傳傳輸距離離遠(yuǎn)、輻輻射功率率小、覆覆蓋范圍圍大，這這就對系系統(tǒng)的接接收靈敏敏度提出出了更高高的要求求，我們們知道，系系統(tǒng)接收收靈敏度度的計(jì)算算公式如如下：S = -1744 + NF + 10BW + S/NN （11）由上式可見見，確定定系統(tǒng)帶寬寬、解調(diào)調(diào)S/NN以后，能能有效

3、提提高靈敏敏度的關(guān)關(guān)鍵因素素就是降降低接收收機(jī)的噪噪聲系數(shù)數(shù)，而決決定接收收機(jī)的噪噪聲系數(shù)數(shù)的關(guān)鍵鍵部件就就是處于于接收機(jī)機(jī)最前端端的低噪噪聲放大大器。低低噪聲放放大器的的主要作作用是放放大天線線接收到到的微弱弱信號，降降低噪聲聲干擾，所以低噪聲放大器的設(shè)計(jì)對整個(gè)接收機(jī)來說是至關(guān)重要的。2低噪聲聲放大器器技術(shù)指指標(biāo)21 噪噪聲系數(shù)數(shù)噪聲系數(shù)的的定義為為放大器器輸入信信噪比與與輸出信信噪比的的比值，即即：（2）（2）（3）對單級放大大器而言言，其噪噪聲系數(shù)數(shù)的計(jì)算算為：（3）其中 Fmmin為為晶體管管最小噪噪聲系數(shù)數(shù)，是由由放大器器的管子子本身決決定的， oppt、Rnn 和s分別別為獲得得

4、Fminn時(shí)的最最佳源反反射系數(shù)數(shù)、晶體體管等效效噪聲電電阻、以以及晶體體管輸入入端的源源反射系系數(shù)。對多級放大大器而言言，其噪噪聲系數(shù)數(shù)的計(jì)算算為： NF=NF+(NFF-1)/G+(NFF-1)/GGG+ （44）其中NFnn為第nn級放大大器的噪噪聲系數(shù)數(shù)，Gnn 為第第n級放放大器的的增益。在某些噪聲聲系數(shù)要要求非常常高的系系統(tǒng)，由由于噪聲聲系數(shù)很很小，用用噪聲系系數(shù)表示示很不方方便，常常常用噪噪聲溫度度來表示示，噪聲聲溫度與與噪聲系系數(shù)的換換算關(guān)系系為： TTe = T0 ( NF 11 ) （55）其中Te 為放放大器的的噪聲溫溫度，TT0 =229000 K，NNF為放放大器的的

5、噪聲系系數(shù)。 NF(dB) = 10LLgNFF （66） 2 放大器器增益放大器的增增益定義義為放大大器輸出出功率與與輸入功功率的比比值： G=PPoutt / Pinn （77） 從從式（44）中可可見，提提高低噪噪聲放大大器的增增益對降降低整機(jī)機(jī)的噪聲聲系數(shù)非非常有利利，但低低噪聲放放大器的的增益過過高會影影響整個(gè)個(gè)接收機(jī)機(jī)的動(dòng)態(tài)態(tài)范圍。 所以，一般來說低噪聲放大器的增益確定應(yīng)與系統(tǒng)的整機(jī)噪聲系數(shù)、接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍等結(jié)合起來考慮。3 駐波比比低噪聲放大大器的輸輸入輸出出駐波比比表征了了其輸入入輸出回回路的匹匹配情況況，我們們在設(shè)計(jì)計(jì)低噪聲聲放大器器的匹配配電路時(shí)時(shí)，輸入入匹配網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)一般般為

6、獲得得最小噪噪聲而設(shè)設(shè)計(jì)為接接近最佳佳噪聲匹匹配網(wǎng)絡(luò)絡(luò)而不是是最佳功功率匹配配網(wǎng)絡(luò)，而而輸出匹匹配網(wǎng)絡(luò)絡(luò)一般是是為獲得得最大功功率和最最低駐波波比而設(shè)設(shè)計(jì)，所所以，低低噪聲放放大器的的輸入端端總是存存在某種種失配。這這種失配配在某些些情況下下會使系系統(tǒng)不穩(wěn)穩(wěn)定，一一般情況況下，為為了減小小放大器器輸入端端失配所所引起的的端口反反射對系系統(tǒng)的影影響，可可用插損損很小的的隔離器器等其他他措施來來解決。4反射系數(shù)數(shù)由式3可知知，當(dāng)s = optt 時(shí)，放放大器的的噪聲系系數(shù)最小小，NFF=NFFminn ，但此此時(shí)從功功率傳輸輸?shù)慕嵌榷葋砜?，輸輸入端是是失配的的，所以以放大器器的功率率增益會會降低?/p>

7、但但有些時(shí)時(shí)候?yàn)榱肆双@得最最小噪聲聲，適當(dāng)當(dāng)?shù)臓奚恍┰鲈鲆嬉驳偷驮肼暦欧糯笃髟O(shè)設(shè)計(jì)中經(jīng)經(jīng)常采用用的一種種辦法。5動(dòng)態(tài)范圍圍在低噪聲放放大器的的設(shè)計(jì)中中，應(yīng)充充分考慮慮整個(gè)接接收機(jī)的的動(dòng)態(tài)范范圍，以以免在接接收機(jī)后后級造成成嚴(yán)重的的非線性性失真，一一般應(yīng)選選擇低噪噪聲放大大器的輸輸入三階階交調(diào)點(diǎn)點(diǎn)IIPP3較高高一點(diǎn)，至至少比最最大輸入入信號高高30ddB，以以免大信信號輸入入時(shí)產(chǎn)生生非線性性失真。除以上各項(xiàng)項(xiàng)外，低低噪聲放放大器的的工作頻頻率、工工作帶寬寬及通帶帶內(nèi)的增增益平坦坦度等指指標(biāo)也很很重要，設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)要要認(rèn)真考考慮。3低噪聲聲放大器器設(shè)計(jì)方方法3.1 低低噪聲管管選擇對微波電路路中

8、應(yīng)用用的低噪噪聲放大大管的主主要要求求是高增增益和低低噪聲以以及足夠夠的動(dòng)態(tài)態(tài)范圍，目目前雙極極型低噪噪聲管的的工作頻頻率可以以達(dá)到幾幾個(gè)千兆兆噪聲系系數(shù)為幾幾個(gè)分貝貝，而砷砷化鎵小小信號的的場效應(yīng)應(yīng)管的工工作頻率率更高，噪噪聲系數(shù)數(shù)可在11dB以下下。我們在選取取低噪聲聲放大器器管通常?？梢詮膹囊韵聨讕讉€(gè)方面面進(jìn)行考考慮：1） 微波波低噪聲聲管的噪噪聲系數(shù)數(shù)足夠小小，工作頻頻段足夠夠高，晶晶體管的的fT一般要要比工作作頻率高高4倍以以上，現(xiàn)現(xiàn)在PHHEMTT 場效效應(yīng)管的的噪聲系系數(shù)在22GHzz可在00.5ddB左右右，工作作頻率高高端可達(dá)達(dá)到6GGHz。 22） 微波低低噪聲管管要有足足

9、夠高的的增益和和高的動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍圍,一般要要求放大大器工作作增益大大于100dB以上上, 當(dāng)輸輸入信號號達(dá)到系系統(tǒng)最大大值時(shí)由由放大器器非線性性引起的的交調(diào)產(chǎn)產(chǎn)物小于于系統(tǒng)本本底噪聲聲。3.2 匹匹配電路路設(shè)計(jì) 對于單單級晶體體管放大大器的噪噪聲系數(shù)數(shù)，如上上式（33）所示示，式（33）可以以化成一一個(gè)圓的的表達(dá)式式，即等等噪聲系系數(shù)圓。圓圓上每一一點(diǎn)代表表一個(gè)能能產(chǎn)生恒恒定噪聲聲系數(shù)NNF的源源反射系系數(shù)。如如要獲得得需要的的噪聲系系數(shù)，只只要在圓圓圖上畫畫出對應(yīng)應(yīng)于這個(gè)個(gè)噪聲系系數(shù)的圓圓，然后后將源阻阻抗匹配配到這個(gè)個(gè)圓上的的一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)就行了了。實(shí)際際設(shè)計(jì)中中由于要要兼顧到到放大器器的增益益，

10、通常常我們不不取最小小噪聲系系數(shù)。在在對放大大器進(jìn)行行單項(xiàng)化化設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)（假定定S1220），轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移功率率增益GGT可以由由如下公公式表示示： GT=G00G1G2 其中 ， 對對于特定定的晶體體管S11、SS22是確確定的， 不同的源反反射系數(shù)數(shù)1 和負(fù)載載反射系系數(shù)22 ，可可以構(gòu)成成恒定增增益圓，設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)只只須將源源和負(fù)載載反射系系數(shù)分別別匹配到到相應(yīng)的的圓上，便便能得到到相應(yīng)的的增益。將將恒定增增益圓與與等噪聲聲系數(shù)圓圓結(jié)合起起來設(shè)計(jì)計(jì)，便能能得到比比較理想想的結(jié)果果。另外外設(shè)計(jì)中中還要注注意增益益平坦設(shè)設(shè)計(jì)主要要是高端端共軛匹匹配，低低端校正正，一般般還需在在多個(gè)中中間頻率率上進(jìn)行行增

11、益規(guī)規(guī)定性校校驗(yàn)，在在高頻應(yīng)應(yīng)用時(shí)由由于微波波晶體管管本身的的增益一一般隨著著頻率的的升高而而降低，為為了保證證電路在在低頻率率段的增增益恒定定和穩(wěn)定定性可以以考慮在在輸入輸輸出端采采用高通通匹配方方式。 在在以上的的討論中中我們忽忽略了晶晶體管的的反向傳傳輸系數(shù)數(shù)，實(shí)際際中微波波場效應(yīng)應(yīng)晶體管管和雙極極性晶體體管都存存在內(nèi)部部反饋，微微波管的的S122就表示示內(nèi)部反反饋量，它它是電壓壓波的反反向傳輸輸系數(shù)。SS12越大大，內(nèi)部部反饋越越強(qiáng)，反反饋量達(dá)達(dá)到一定定強(qiáng)度時(shí)時(shí)，將會會引起放放大器穩(wěn)穩(wěn)定性變變壞，甚甚至產(chǎn)生生自激振振蕩。微微波管的的S211代表電電壓波的的正向傳傳輸系數(shù)數(shù)，也就就是放大

12、大倍數(shù)。SS21越大大，則放放大以后后的功率率越強(qiáng)。在在同樣的的反饋系系數(shù)S112的情情況下，SS21越大大當(dāng)然反反饋的功功率也越越強(qiáng)，因因此S221也影影響放大大器的穩(wěn)穩(wěn)定性。一個(gè)微波管管的射頻頻絕對穩(wěn)穩(wěn)定條件件是 其中 K稱為穩(wěn)定定性判別別系數(shù)，KK大于11是穩(wěn)定定狀態(tài)，只只有當(dāng)式式（24）中中的三個(gè)個(gè)條件都都滿足時(shí)時(shí)，才能能保證放放大器是是絕對穩(wěn)穩(wěn)定的。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)為了保保證低噪噪聲放大大器穩(wěn)定定工作還還要注意意使放大大器避開開潛在不不穩(wěn)定區(qū)區(qū)。 為改善微波波管自身身穩(wěn)定性性，有以以下幾種種方式：1）串接阻阻抗負(fù)反反饋 在在MESSFETT的源極極和地之之間串接接一個(gè)阻阻抗元件件，從而而

13、構(gòu)成負(fù)負(fù)反饋電電路。對對于雙極極晶體管管則是在在發(fā)射極極經(jīng)反饋饋元件接接地。在在實(shí)際的的微波放放大器電電路中，電電路尺寸寸很小，外外接阻抗抗元件難難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，因此此反饋元元件常用用一段微微帶線來來代替，它它相當(dāng)于于電感性性元件的的負(fù)反饋饋。用鐵氧體隔隔離器鐵氧體隔離離器應(yīng)該該加在天天線與放放大器之之間，假假定鐵氧氧體隔離離器的正正向功率率衰減為為，反向向功率衰衰減為，且且1，1。則則 0為加隔離離器前的的反射系系數(shù)，為為加隔離離器后的的反射系系數(shù)。 用用以改善善穩(wěn)定性性的隔離離器應(yīng)該該具有的的特性是是：頻帶必須很很寬，要要能夠覆覆蓋低噪噪聲放大大器不穩(wěn)穩(wěn)定頻率率范圍；反向隔離度度并不要要求太高

14、高；正向衰減只只需保證證工作頻頻帶之內(nèi)內(nèi)有較小小衰減，以以免影響響整機(jī)噪噪聲系數(shù)數(shù)，而工工作頻帶帶外，則則沒有要要求。隔離器本身身端口駐駐波比要要小。3）穩(wěn)定衰衰減器型阻性衰減減器是一一種簡易易可行的的改善放放大器穩(wěn)穩(wěn)定性的的措施，通通常接在在低噪聲聲放大器器末級輸輸出口，有有時(shí)也可可以加在在低噪聲聲放大器器內(nèi)的級級間，由由于衰減減器是阻阻型衰減減，不能能加在輸輸入口或或前級的的級間，以以免影響響噪聲系系數(shù)。在在不少情情況下，放放大器輸輸出口潛潛在不穩(wěn)穩(wěn)定區(qū)較較大，在在輸出端端加型阻阻性衰減減器，對對改善穩(wěn)穩(wěn)定性相相當(dāng)有效效。 3.3 設(shè)設(shè)計(jì)注意意事項(xiàng)一般對于低低噪聲放放大器采采用高QQ值的電

15、電感完成成偏置和和匹配功功能，由由于電阻阻會產(chǎn)生生附加的的熱噪聲聲，放大大器的輸輸入端應(yīng)應(yīng)盡量避避免直接接連接到到偏置電電阻上。用于低噪聲聲放大器器的印制制板應(yīng)具具有損耗耗小，易易于加工工，性質(zhì)質(zhì)穩(wěn)定的的特點(diǎn)，材材料的物物理和電電氣性能能均勻（特特別是介介電常數(shù)數(shù)和厚度度），同同時(shí)對材材料的表表面光潔潔度有一一定要求求，通常常我們可可以采用用以FRR-4（介介電常數(shù)數(shù)455之間）為為基片的的板材，如如電路要要求較高高可采用用以氧化化鋁陶瓷瓷等材料料為基片片的微波波板材，在在PCBB布板中中則要考考慮到鄰鄰近相關(guān)關(guān)電路的的影響，注注意濾波波、接地地和外電電路干擾擾問題設(shè)設(shè)計(jì)中要要滿足電電磁兼容容

16、設(shè)計(jì)原原則。4低噪聲聲放大器器仿真設(shè)設(shè)計(jì)低噪聲放大大器的設(shè)設(shè)計(jì)普遍遍采用CCAD的的方法進(jìn)進(jìn)行仿真真，國內(nèi)內(nèi)較流行行的有EEESOOF、MMWOffficce AADS等等軟件，相對而言Agilent 公司的ADS 功能強(qiáng)大、簡明直觀應(yīng)用范圍較廣，一體化低噪聲放大器采用了ADS進(jìn)行了仿真，效果良好。5濾波低低噪聲放放大器研研發(fā)低噪聲放大大器應(yīng)用用于無線數(shù)數(shù)字圖像像傳輸系系統(tǒng)中必須解決決以下幾幾個(gè)問題題：第一一、經(jīng)常常面臨近近距離發(fā)發(fā)射，容容易損壞壞低噪聲聲放大器器（設(shè)計(jì)計(jì)保護(hù)電電路）。第第二、在在3000800MMHz頻頻率范圍圍內(nèi)，繞繞射能力力較強(qiáng)，但干擾也很多（設(shè)計(jì)濾波器）。第三、腔體濾波器體積太大，在低噪聲放大器之前使噪聲系數(shù)變差，在其后饋線供電困難（天線與饋線之間使用方案），并且可靠性降低了（設(shè)計(jì)SMD微波介質(zhì)濾波器）。根據(jù)機(jī)內(nèi)安裝、以及連接在天線與饋線之間使用的不同，設(shè)計(jì)完成了濾波低噪聲放大器。原來腔體濾濾波器加加低噪聲聲放大器器，接收收機(jī)靈敏敏度-992dBmm左右，使使用了濾濾波低噪噪聲放大大器（噪噪聲系數(shù)數(shù)小于00.6dB）以以后，接接收機(jī)靈靈敏度優(yōu)優(yōu)于-98dBBm。濾波低噪聲聲放大器器的應(yīng)用用，大大大加強(qiáng)了了無線圖圖