雷達中頻限幅放大器的設計

李鴻杰（91245部隊，遼寧葫蘆島，125001）

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雷達中頻限幅放大器的設計

李鴻杰
（91245部隊，遼寧葫蘆島，125001）

摘要：根據具體要求從總體上概述了該雷達中頻限幅放大器的制作思路，對采用的主要器件進行了介紹。針對電路增益大、容易受干擾、自激的特點進行了放大級數、級聯方式選擇及抗干擾電路的設計，給出了具體電路。測試及使用證明該電路符合設計要求且具有良好的穩定，有使用及推廣價值。

關鍵詞：雷達；接收機；中頻；限幅放大器；濾波器

0　引言

雷達中頻限幅放大器是矢量合成限幅式單脈沖接收機的典型器件，它可避免由于接收機通道增益不平衡帶來的測角誤差，對應接收機回路可以沒有自動增益控制系統，簡化接收機結構。因此，中頻限幅放大器在該類單脈沖接收機對角誤差信號提取的過程中起到非常重要的作用，是其主要組成部分。

中頻限幅放大器特點是對微弱信號無限放大至信號飽和以固定幅值輸出，具有選頻功能，處理的信號頻率也較高。以晶體管為核心設計的限幅放大器，一般采用小增益、多級級聯放大單元的方式實現，單元相互影響大，調試繁瑣，效率低。本文以Mini-Circuits公司的GAIL-74＋射頻放大器、PLS-1＋限幅器及SXBP-35N＋濾波器為主要器件，采用3級級聯的方法設計了一種中心頻率36MHz、增益30dB的雷達限幅放大器。電路簡潔、制作及調試容易，是一種理想制作方法和產品。

1　設計要求及總體思路

1.1設計要求

設計的限幅放大器是為了替代某雷達原限幅放大器，所以要求新研制的限幅放大器與原限幅放大器工作模式相同，且不低于原有技術指標，能夠在該雷達環境下正常工作。指標為：中心頻率36MHz，4 MHz帶寬，60dB增益，限幅電壓2V。

1.2總體思路

依據設計要求和需要實現的功能，該雷達限幅放大器由放大電路、帶寬選頻電路、限幅電路、匹配電路、電源濾波電路等幾部分組成，功能框圖如圖1所示。工作過程為信號經過匹配電路后由中頻放大電路進行60dB放大得到大信號，選頻電路從該放大了的中頻信號中選出36±2MHz的中頻信號送至限幅器，以恒定幅度輸出。為了保證信號的帶負載能力和與下一級電路匹配，輸出采用射隨輸出。

由于要求在同一電路板上處理兩路完全相同、頻率較高的并行信號，且需要電路多級級聯達到較大增益，所以在進行電路設計時應充分考慮抗干擾措施，以防電路自激和相互干擾。

2　主要器件

電路主要以Mini-Circuits公司生產的GAIL-74＋射頻放大器、PLS-1＋限幅器及SXBP-35N＋濾波器為主進行設計 。

2.1GAIL-74＋射頻放大器

這是一款具有高動態范圍的寬頻帶放大器，可以應用于雷達接收機，有以下特點：1、寬帶范圍DC-1GHz；2、增益大，對100MHz的信號增益典型值為25.1dB；3、阻抗50Ω；4、只有2.7dB的低噪聲；5、穩定性極高；6、低熱阻，具有瞬態保護功能；7、只有四個管腳，接線簡單。

2.2SXBP-35N＋濾波器

SXBP-35N＋濾波器中心頻率35MHz，帶寬10MHz，在30～40MHz的頻率范圍內插入損失不大于1dB。它有8個管腳，但只有1、8管腳參與信號輸入輸出，其余接地，電路連接比較簡單，其特征適合本限幅放大器的使用。

2.3PLS-1＋限幅器

PLS-1＋限幅器是一款相位變化非常小、具有穩定輸出幅值的射頻限幅器。工作頻率范圍0.1～150MHz，最大輸入20dBm，典型輸出-4dBm（可以通過流入電流的大小進行控制）； 8個管腳中1、8管腳為輸入輸出，3、4管腳為控制，其余接地。

3　電路設計

3.1電路設計

單級GAIL-74＋射頻放大器增益為25.1dB，小于總增益60dB的要求，因此需要對其進行多級級聯。放大器進行級聯時單級放大器增益與電路總增益的關系式

式中，nmin是相同放大器級聯時需要的最小級數，K總是電路總的放大倍數，K單是單級電路的放大倍數。因此，依據級數確定原則，需要3級GAIL-74＋射頻放大器進行級聯。

為了保證信號頻率的穩定性及準確性，需要信號在每級放大都進行選頻，這樣需要3級選頻電路。確定每級選頻電路的帶寬公式

式中，Bmin是每級選頻電路的最小帶寬，1.95是3級放大電路級聯時每級電路對應總帶寬的加寬系數，這樣每級選頻電路的最小帶寬要不小于7.8MHz，SXBP-35N＋濾波器滿足需求。通過調整PLS-1＋限幅器3、4管腳限流電阻可以控制信號幅度。

電路輸入及每級之間采用小電容進行耦合；而輸出端為了增加對后續電路驅動及匹配，采用射隨輸出。另外，為了防止中頻信號對電源污染和電源諧波對電路的影響，設計了電源抗干擾及濾波電路。設計的電路圖如圖3所示。

圖2　限幅放大器原理圖

3.2注意事項

為了保證電路性能穩定，不自激振蕩，在調試、功能實現的過程中需要注意一下幾個問題：1、各級放大器輸入、輸出耦合電容一定采用無感高頻電容，否則，容易引起電路的自激振蕩。2、電源采取一定抗干擾措施，即用大容值的旁路電解電容濾除低頻電流，小容值陶瓷電容濾除高頻電流，扼流圈防止高頻信號污染電源。3、PCB電路板按照GAIL-74＋射頻放大器、PLS-1＋限幅器及SXBP-35N＋濾波器等資料中的要求設計。

4　測試及應用

電路焊接完成并經過簡單調試后，向其輸入功率-60dB，頻率36MHz、頻寬10MHz的掃頻信號，用頻譜儀測其輸出結果如圖4所示；增大輸入信號，電壓幅值穩定在2.5V?？梢?，能夠滿足設計要求。目前電路板已經上機使用208小時，雷達工作正常。

圖3　測試結果圖

5　結論

該雷達中頻限幅放大器由于采用了高增益放大模塊，減少了放大級數，簡化了電路；集成的帶通濾波器則縮短了濾波器設計和調試時間，大大提高了效率；抗干擾電路消除了引起電路自激的各種因素，使系統具有很強的穩定性，實際應用效果良好。因此，該電路在同類電路的設計中具有借鑒意義，具有一定的應用及推廣價值。

參考文獻

[1]雷達接收設備編寫組.雷達接受設備[M]，北京：國防工業出版社，1978.

[2]XX雷達編譯組.XX雷達技術說明書[Z].1978-01.

[3] http：//www.minicircuits.com/pdfs

Design of Radar IF Limiting Amplifier

Li Hongjie
（No. 91245 Army， Liaoning Huludao，125001）

Abstract：According to the specific requirements， the paper outlines the production of the radar IF limiting amplifier，and introduces the main components of the system.In order to get big circuit gain，to be disturbed and self- excitation， the design of the amplifier series，the cascade mode selection and the anti- interference circuit are carried out.The test and application show that the circuit meets the design requirements and has good stability，and it is valuable to use and promote.

Keywords：Radar;receiver;intermediate frequency;limiting amplifier;filter