雷达中频限幅放大器的设计

李鸿杰（91245部队，辽宁葫芦岛，125001）



雷达中频限幅放大器的设计

李鸿杰
（91245部队，辽宁葫芦岛，125001）

摘要：根据具体要求从总体上概述了该雷达中频限幅放大器的制作思路，对采用的主要器件进行了介绍。针对电路增益大、容易受干扰、自激的特点进行了放大级数、级联方式选择及抗干扰电路的设计，给出了具体电路。测试及使用证明该电路符合设计要求且具有良好的稳定，有使用及推广价值。

关键词：雷达；接收机；中频；限幅放大器；滤波器

0　引言

雷达中频限幅放大器是矢量合成限幅式单脉冲接收机的典型器件，它可避免由于接收机通道增益不平衡带来的测角误差，对应接收机回路可以没有自动增益控制系统，简化接收机结构。因此，中频限幅放大器在该类单脉冲接收机对角误差信号提取的过程中起到非常重要的作用，是其主要组成部分。

中频限幅放大器特点是对微弱信号无限放大至信号饱和以固定幅值输出，具有选频功能，处理的信号频率也较高。以晶体管为核心设计的限幅放大器，一般采用小增益、多级级联放大单元的方式实现，单元相互影响大，调试繁琐，效率低。本文以Mini-Circuits公司的GAIL-74＋射频放大器、PLS-1＋限幅器及SXBP-35N＋滤波器为主要器件，采用3级级联的方法设计了一种中心频率36MHz、增益30dB的雷达限幅放大器。电路简洁、制作及调试容易，是一种理想制作方法和产品。

1　设计要求及总体思路

1.1设计要求

设计的限幅放大器是为了替代某雷达原限幅放大器，所以要求新研制的限幅放大器与原限幅放大器工作模式相同，且不低于原有技术指标，能够在该雷达环境下正常工作。指标为：中心频率36MHz，4 MHz带宽，60dB增益，限幅电压2V。

1.2总体思路

依据设计要求和需要实现的功能，该雷达限幅放大器由放大电路、带宽选频电路、限幅电路、匹配电路、电源滤波电路等几部分组成，功能框图如图1所示。工作过程为信号经过匹配电路后由中频放大电路进行60dB放大得到大信号，选频电路从该放大了的中频信号中选出36±2MHz的中频信号送至限幅器，以恒定幅度输出。为了保证信号的带负载能力和与下一级电路匹配，输出采用射随输出。

由于要求在同一电路板上处理两路完全相同、频率较高的并行信号，且需要电路多级级联达到较大增益，所以在进行电路设计时应充分考虑抗干扰措施，以防电路自激和相互干扰。

2　主要器件

电路主要以Mini-Circuits公司生产的GAIL-74＋射频放大器、PLS-1＋限幅器及SXBP-35N＋滤波器为主进行设计 。

2.1GAIL-74＋射频放大器

这是一款具有高动态范围的宽频带放大器，可以应用于雷达接收机，有以下特点：1、宽带范围DC-1GHz；2、增益大，对100MHz的信号增益典型值为25.1dB；3、阻抗50Ω；4、只有2.7dB的低噪声；5、稳定性极高；6、低热阻，具有瞬态保护功能；7、只有四个管脚，接线简单。

2.2SXBP-35N＋滤波器

SXBP-35N＋滤波器中心频率35MHz，带宽10MHz，在30～40MHz的频率范围内插入损失不大于1dB。它有8个管脚，但只有1、8管脚参与信号输入输出，其余接地，电路连接比较简单，其特征适合本限幅放大器的使用。

2.3PLS-1＋限幅器

PLS-1＋限幅器是一款相位变化非常小、具有稳定输出幅值的射频限幅器。工作频率范围0.1～150MHz，最大输入20dBm，典型输出-4dBm（可以通过流入电流的大小进行控制）； 8个管脚中1、8管脚为输入输出，3、4管脚为控制，其余接地。

3　电路设计

3.1电路设计

单级GAIL-74＋射频放大器增益为25.1dB，小于总增益60dB的要求，因此需要对其进行多级级联。放大器进行级联时单级放大器增益与电路总增益的关系式

式中，nmin是相同放大器级联时需要的最小级数，K总是电路总的放大倍数，K单是单级电路的放大倍数。因此，依据级数确定原则，需要3级GAIL-74＋射频放大器进行级联。

为了保证信号频率的稳定性及准确性，需要信号在每级放大都进行选频，这样需要3级选频电路。确定每级选频电路的带宽公式

式中，Bmin是每级选频电路的最小带宽，1.95是3级放大电路级联时每级电路对应总带宽的加宽系数，这样每级选频电路的最小带宽要不小于7.8MHz，SXBP-35N＋滤波器满足需求。通过调整PLS-1＋限幅器3、4管脚限流电阻可以控制信号幅度。

电路输入及每级之间采用小电容进行耦合；而输出端为了增加对后续电路驱动及匹配，采用射随输出。另外，为了防止中频信号对电源污染和电源谐波对电路的影响，设计了电源抗干扰及滤波电路。设计的电路图如图3所示。

图2　限幅放大器原理图

3.2注意事项

为了保证电路性能稳定，不自激振荡，在调试、功能实现的过程中需要注意一下几个问题：1、各级放大器输入、输出耦合电容一定采用无感高频电容，否则，容易引起电路的自激振荡。2、电源采取一定抗干扰措施，即用大容值的旁路电解电容滤除低频电流，小容值陶瓷电容滤除高频电流，扼流圈防止高频信号污染电源。3、PCB电路板按照GAIL-74＋射频放大器、PLS-1＋限幅器及SXBP-35N＋滤波器等资料中的要求设计。

4　测试及应用

电路焊接完成并经过简单调试后，向其输入功率-60dB，频率36MHz、频宽10MHz的扫频信号，用频谱仪测其输出结果如图4所示；增大输入信号，电压幅值稳定在2.5V。可见，能够满足设计要求。目前电路板已经上机使用208小时，雷达工作正常。

图3　测试结果图

5　结论

该雷达中频限幅放大器由于采用了高增益放大模块，减少了放大级数，简化了电路；集成的带通滤波器则缩短了滤波器设计和调试时间，大大提高了效率；抗干扰电路消除了引起电路自激的各种因素，使系统具有很强的稳定性，实际应用效果良好。因此，该电路在同类电路的设计中具有借鉴意义，具有一定的应用及推广价值。

参考文献

[1]雷达接收设备编写组.雷达接受设备[M]，北京：国防工业出版社，1978.

[2]XX雷达编译组.XX雷达技术说明书[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