可变增益放大器AD603在雷达系统中的应用

技术分类: 模拟设计  | 2005-09-29
来源:来源:电子产品世界 | 武汉大学电子信息学院 时雨 赵正予 陈曦

       概述

       IOBSS系统按天线的工作模式可分为收发分开和收发共用两种体制,收发分开体制是接收和发射各占用一部天线,两者异地独立安装;收发共用体制是接收和发射交替使用同一部天线,本文采用收发共用体制。在这种体制中,由于雷达的接收和发射以时分方式共用一个天线,因此发射机和接收机不能同时工作。为了切换天线的工作状态和保护接收机,必须用一个天线开关来控制接收机和发射机的状态。在发射机开始发射时,使接收机前端处于关断状态;在发射结束后,打开接收机进行接收,接收机接收完毕后再关断接收机,然后才能打开发射机再次发射探测信号,如此周而复始。因此,电子天线开关成为这种体制的雷达系统中一个重要的组成部分。

       AD603介绍

       在雷达的接收系统中,需要对接收信号进行解调、整形和放大。但是如果采用单一的增益放大,便会将

有用信号与噪声同时放大,对提高接收信号的信噪比没有明显的效果。因此需要设计一种能够自动“识别”接收回波中的有用信号与噪声,然后分别进行放大和衰减的电子开关。

       AD603具有低噪声、高频带宽度和稳定性能好的特点,最重要的是它还具有电压控制的可变增益功能,可实现在电子开关中对有用信号和噪声的分别处理。

       AD603主要有三种连接方式。在IOBSS中设计的雷达开关采用AD603的工作模式1,即将VOUT与FDBK短路,为宽频带模式,带宽为90MHz,增益为-11.07dB~+31.07dB,其增益计算公式为:Gain(dB) =40VG+10。

       AD603对雷达开关的改进

       AD603应用于IOBSS雷达系统开关

       IOBSS雷达开关是电子开关,原理是通过时序信号TR控制接收机的打开与关闭。当接收机关闭,发射机工作时,由于电子开关的隔离度不严格为零,所以会有微弱地波信号进入接收机。由于地波的强度很大,而接收回波中有用信号的功率通常很小,所以微弱的地波也会对接收回波的信噪比产生显著的影响,从而降低接收机的信号处理能力。

       通常的雷达开关后级的放大器部分都是对接收回波进行单一的放大,其结果是有用信号、噪声以及地波都得到了相同的放大。为了进一步改善接收信号的信噪比,本文选用低噪声可变增益放大器AD603。
由AD603的工作原理可知,只要在雷达开关后面加上一级由AD603组成的放大级,通过电压控制便可得到不同的增益值。当接收机关闭,有地波漏入时,AD603增益为负,相当于一个衰减器;当接收机打开,接收回波信号时,AD603增益为正,成为传统的放大级,放大回波信号,这样可有效提高回波信号的信噪比。

       IOBSS雷达系统开关电路中,两块由受控电子开关MAX4566级联后组成雷达开关的前级,每个引脚接上负载进行阻抗匹配。TR为时序控制信号,与控制接收机的时序同步。INPUT是接收回波输入端,与接收机相连。VCC=±5V。通过前级开关的回波信号从OUT1端送出,进入AD603的输入端VINP,VG是增益控制电压,取值为-500mV~+500mV,OUT为AD603输出端,经过改善了信噪比的回波信号从这里送入到下一级。

       在本系统中,通过计算,当AD603作为衰减器时,采用VG=-500mV,此时增益为-10dB;当AD603进行正常放大时,采用VG=-100mV,此时增益为6dB。因此在输出端的输出信号对前级就有了16dB的增益改善。若需要更大的增益改善,只需在额定范围内增大VG的值即可。
问题与解决

       由于AD603的灵敏度很高,有40dB/V,因此增益控制端GPOS、GNEG上所加的电压必须非常稳定,否则将造成放大器增益不稳定,从而增大放大器的噪声。因此,在电路中引入基准电源与精密电阻组成的电路,以解决电压稳定性问题。

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