Ku波段微波接收发前端宽带集成电路设计与仿真(2)
性以及其基本不会收到周边地理环境限制等特点，已经得到了长足的发展。
无线通信发展到今天，也让千家万户利用无线电频谱实现了双向通信。然而，
随 着 无 线 电 通 信 的 广 泛 应 用 ， 空 间 资 源 也 日 益 拥 挤 。 从 工 作 在
1227.60MHz-1575.42MHz 的全球定位系统、工作在 1.9GHz 的个人通信系统低噪
声放大器、工作在6GHz 上行和4GHz下行的C波段卫星广播可以看出，GHz 波段
在我们的生活中已经随处可见。这些工作频率超过 1GHz 的电路，不仅拥有独特
的技术装置，而且还需要专门设计解决在常用低频系统中没有遇到过的问题。
微波前端电路是无线通信系统中的一个重要部件。本文主要介绍了 Ku 波段
微波收发前端宽带集成电路的设计方法。
所谓Ku波段，就是频率在 11.7-12.2GHz的电磁波，主要用于卫星通信。
Ku 波段有许多优点，例如受到国际相关法律的保护、采用多馈源成型波束
技术、不易受其他频段微波辐射干扰、天线尺寸小等等。当然，Ku 波段也有其
不可避免的缺陷。例如波束窄、雨衰和雪衰耗较大等等。
相比较于 C 波段而言，Ku 波段设备的特点是高灵敏度、低噪声、低成本、
体积小、结构简单。另外，Ku 波段空中资源还比较宽松，天线口径比较便于安
装，正因如此，Ku 波段在我国得到了迅速发展，工作在 Ku 波段的 VSAT 系统比
工作在C波段的VSAT 系统发展速到要快一些。相比较国外而言，我国对 Ku波段
的研究起步要晚一些，近些年，随着相关技术的发展和应用，我国在提高发射功
率、减小噪声系数、提高可靠性、小型化等方面也有比较大的进步。[1]
2 接收前端总体设计方案
2.1 接收器介绍
任何无线通信系统都可以根据信号类别分位射频部分和基带部分。其中，射
频部分是无线通信系统的关键部件之一，由射频模拟发射接收电路、天馈部分、
数字发送接收电路组成。
收发前端是机载、星载、舰载等雷达系统的重要组成部件之一。由于特殊的
应用背景，这就要求我们的设备具有体积小、效率高、发射功率大、噪声系数小、
速度快、收发隔离高、可靠性高等的特点。
接收前端的任务是选择性地放大空中的微弱电磁信号，恢复有效信息，尽可
能提高输出基带信号的信噪比，除此以外，接收前端还需要尽量弱化不需要的信
号和噪声。接收机中主要考虑工作频率、接收机灵敏度、动态接收范围、射频信
号带宽、中频信号带宽、中频频率、选择性、输出信号噪声比等指标，其中，接
收机灵敏度和输出信号噪声比都与本振信号源的射频纯度或相位噪声有着密切
的关系。
2.1.1接收机主要技术参数
2.1.1.1接收机噪声
热噪声是由电荷载流子的随机运动引起的。无源器件内部会产生少量的内部
热噪声，所以一个无源器件的实际噪声系数略高于该元件的衰减，但这种微小的
差别在接收机设计中可以忽略不计。相对于无源器件而言，有源器件内部产生的
噪声为实质性的，设计时必须加于考虑。[2]
在一个线性四端口网络中，我们将噪声系数定义为输入端的信号噪声功率比
（S/N）i与输出端的信号噪声功率比（S/N）o的比值，即为
噪声系数通常用 dB表示，用dB表示的噪声系数（噪声指数） 由于（S/N）i总大于（S/N）o，故噪声系数的值总是大于 1，其dB值为正。理想
无噪声系统的噪声系数应为 0dB。
2.1.1.2接收机灵敏度