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1、VHF跳频电台接收机高放的设计与实现©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved..ki. 第30卷第1期杭州电子科技大学学报Vol.30,No.1 2010年02月Journal of Hangzhou Dianzi UniversityFeb.2010 VHF跳频电台接收机高放的设计与实现施永热1,吴信宝2(1.杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310018;2.中国电子科技集团公司第五十研究所,上海200063)收稿日期:2009-01-09简介:施永热(198
2、4-),男,浙江余姚人,在读研究生,移动通信与无线接入.:VHF跳频电台在军事通信中占有重要的地位,它能够确保通信的抗干扰性和隐蔽性。无线通信接收机是跳频电台信道部分的主体,而高放是无线通信接收机的重要组成部分,是实现接收机动态性能的关键部件。该文提出了一种新一代VHF跳频电台接收机的总体设计构想,给出了高放单元的设计过程,重点介绍了高放单元数控跳频滤波器的设计。结合硬件电路分析了电路功能;通过测试,系统的各项性能指标达到了设计要求,在实际应用中取得良好的效果。关键词:跳频;小型化;高放;选择性;自动增益控制:TN914.4 :A :1001-9146(201
3、0)01-0005-040 引 言从20世纪60年代起,国外就开始进行扩频通信技术的研究,跳频电台的推广使用,替代了原有的常规通信电台,最经典的例子属于美国的CHESS系统[1,2]。而国内在此领域的发展相对较慢,目前国内各电台研制单位正在研究设计新一代的跳频电台,以适应未来战场环境的需要。提高跳频电台的通信能力,当前最前沿的技术就是采用数字化和集成化来实现高放的高可靠性,强抗扰性,低噪声性,高选择性以及大动态范围能力[3]。本文对接收机高放作出了研究。1 接收机总体设计在通信系统中,最难设计的部分就是接收机。它是跳频电台的重要组成部分,是实现通信性能的关键。整个接收机系统
4、的结构框图如图1所示。图1 新一代VHF跳频电台接收机框图由图1可知,接收机负责向终端提供解调后的音频信号,噪声静噪电平。采用二次变频的超外差接收方式,把接收到的高频信号都变换成固定的中频信号进行放大、解调,频率比较低,容易获得较大的增益,因此接收机的灵敏度可以做得比较高。二次变频还提高了像频抑制能力,进一步提升灵敏度;两级©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved..ki.中频放大及滤波保证了中频信号的选择性。2 高放单元设计在无线通信系统中,到达接收机的射频信号电平多
5、在μV数量级,因此需要将微弱的射频信号进行放大。高放电路是接收机的重要组成部分,是实现其动态性能的关键部件。为了达到好的接收效果,高放单元应具有低的噪声系数,尽可能大的动态范围,更少的功耗,更高的可靠性,更低的价格和更小的尺寸。本机的有效频率范围是30～90MHz,且要求高增益为13±2dB,低增益为0±2dB,高放单元电路框图如图2所示。图2 高放单元电路框图由图2可以看出,高放不仅具有高低增益选择以及自动增益控制的功能,而且射频信号在进入第一级跳频预选滤波器之前,受到保护电路的监控,以防输入信号幅度过大,从而损坏接收机。放大器前后两级滤波器采用数控跳频滤波器。2.1 数
6、控跳频预选滤波器预选滤波器用来提高接收机前端电路的选择性,对抑制各种外部干扰起决定性作用,可使干扰在进入混频器之前就全部或大部分被抑制。目前,接收机广泛采用高中频和固定调谐滤波器。选用高中频后,组合频率干扰、镜像频率、中频干扰基本上被抑制。固定调谐滤波器常用简单的低通和倍频程带通滤波器。倍频程带通滤波器可以防止二阶互调干扰的产生,如果设滤波器的下限频率为f01,上限频率为f02,则构成二阶互调干扰的条件是: f01≤(f1±f2)≤f02(1)式中,f1和f2为两个干扰频率。当f1和f2都接近上限频率f01时,它们的和频f1+f2≈2f02>f02,不满足式
7、1;当f1接近上限频率f02,f2接近下限频率f01时,它们的和频f1+f2≈f01+f02>f02,也不符合式1。只有当f1和f2都接近下限频率f01时,它们的和频f1+f2≈2f01才有可能落在信号通带内,构成二阶互调干扰。为消除这种可能性,可使: 2f01≥f02f02/f01≤2(2)式中,上限频率f02小于下限频率f01的两倍。对于差频信号也有相同的的结果。跳频滤波器根据开关电容阵带通滤波器的原理设计[4],其一个单元等效电路如图3所示。从图3分析可知,当接入-2.7V电压时,V1、V2、
