單脈沖跟蹤接收機的設計

由集成芯片MAX2605組成59．3 MHz壓控振蕩器(VCO)，該單元電路為窄體封裝SMD集成VCO，需外接一個電感、一個變?nèi)荻O管和必要的偏置電容，電路可產(chǎn)生振蕩。
70 MHz信號和VCO輸出的本振信號在UHF混頻器中混頻，得到兩路差分的10．7MHz中頻信號，當VCO的頻率在59．3MHz±150kHz掃描時，該中頻信號頻率和相位也隨之變化。混頻輸出的一路經(jīng)過一個窄帶濾波器送入AD6459的中頻輸入端子，經(jīng)增益可控放大器后在I／O混頻器中與10．7 MHz晶振輸出的參考信號的相位進行比較。正交鑒相器輸出的正交支路經(jīng)環(huán)路濾波器與掃描電路產(chǎn)生的鋸齒波相加，然后送到VCO電路的控制端，來控制VCO的變?nèi)莨?，從而控制振蕩頻率，使混頻輸出中頻信號與參考晶振同頻同相，環(huán)路處于鎖定狀態(tài)。正交鑒相器輸出的同相支路經(jīng)比較器電路用作失鎖檢測或鎖定指示，并用來控制掃描的啟動、停止。
環(huán)路濾波器采用有源比例積分濾波器。它具有低通特性和比例作用，相頻特性也有超前校正。
因為環(huán)路濾波器的帶寬較窄，相應地環(huán)路快捕帶也較窄，對于中心頻率變化范圍較大的輸入信號，單靠環(huán)路自身捕捉是很困難的。設計采用變速掃描輔助捕捉電路以加快環(huán)路的捕捉速度。掃描電路設計成數(shù)字自適應變速掃描方式，掃描波形為三角波。I／Q混頻器正交支路輸出的相位誤差電壓經(jīng)環(huán)路濾波器后和掃描波相加，來控制VCO的變?nèi)莨?。當環(huán)路失鎖時，鑒相器輸出差拍信號，失鎖監(jiān)測電路監(jiān)測到該信號后觸發(fā)掃描波發(fā)生器去控制VCO。差拍頻率越高，掃描速度越快；一旦輸出中頻頻率靠近參考信號頻率，掃描速度自動變慢并在環(huán)路鎮(zhèn)定后停掃，環(huán)路完成捕獲。
1．4 自動增益控制電路
在通信、導航、遙測遙控等無線系統(tǒng)中，由于受發(fā)射功率大小、收發(fā)距離遠近、無線電波傳播衰落等各種因素的影響，接收機所接收的信號強弱變化范圍很大，信號強度的變化可能相差幾十分貝，如果電路增益不變，則信號太強時會造成接收機的飽和或阻塞，甚至使接收機損壞，而信號太弱時又可能被丟失。因此，在接收微弱信號時，希望接收機有很高的增益，而在接收強信號時，接收機的增益應該減小一些。這種要求靠人工增益控制來實現(xiàn)是困難的，必須采用自動增益控制電路，使接收機的增益隨輸入信號強弱而自動變化。
用自動增益控制電路對系統(tǒng)的增益進行控制，可使I／Q混頻器前的中頻信號幅度保持恒定，以完成單通道單脈沖跟蹤信號幅度歸一化。

芯片AD6459集成了增益控制中頻放大器，可提供高達76 dB的增益控制范圍，電路的總增益(用dB表示)與該控制端的電壓呈線性關系。增益控制輸入端CAIN(13引腳)接收來自AGC檢波器或者數(shù)模轉換器的控制電壓，其電壓范圍要求在0．2～2．25 V之間。該端電壓為0．2V時，系統(tǒng)增益最大；電壓為2．25 V，系統(tǒng)增益最小。增益控制的斜率受控于“GREF”端電壓，可通過調(diào)整該端電壓來調(diào)整增益控制斜率，該端電壓為1．2V時，斜率為27mV／dB。
在UHF混頻器的另一輸出端接一個寬帶中頻濾波器和AGC電壓檢波器(本設計中用的是AD606，是一個對數(shù)放大器)，將檢波輸出的電壓與I／Q混頻器同相支路輸出的直流電壓比例相加后送入到自動增益控制端。當輸入信號增大時，檢波出來的電壓必然增大，加在增益控制端的電壓增大，中放和混頻器的增益減小，這樣就可以使輸出電壓保持恒定。

2 工程實現(xiàn)
鎖相接收機主板是該工程跟蹤接收系統(tǒng)的核心部分，集成化電路結構由一塊300mmx140mm印制板實現(xiàn)。由AD6459芯片組成中頻接收模塊。由MAX2605組成59．3 MHz壓控振蕩器(VCO)，該單元電路為窄體封裝SMD集成VCO，需外接一個電感、一個變?nèi)荻O管和必要的偏置電容，電路就可產(chǎn)生振蕩，調(diào)試極為方便。10．7 MHz參考采用QEN92型集成晶體振蕩器。波形為CMOS電平。誤差解調(diào)器采用集成電路AD633四象限模擬乘法器，SMD封裝，體積小，調(diào)整方便。

3 性能測試結果
對接收機整機實測的結果表明，鎖相環(huán)的捕獲時間小于0．5 s、輸入信號動態(tài)范圍大于30 dB、自動增益控制精度和線性均達到或優(yōu)于預先設計的指標要求，圖5為接收機主板信號輸入電平和自動增益控制電壓曲線。

注：坐標橫軸為70 MHz信號輸入電平。
V01為對數(shù)放大器檢波輸出電壓，隨輸入信號的增大線性的增大；Vagc為AD6459增益控制端的輸入電壓，隨輸入信號的增大線性的增大；V02為I／Q混頻器輸出的直流電壓，在增益控制的范圍內(nèi)，該電壓基本保持不變。

4 結束語
該集成化中頻鎖相接收機已應用于某衛(wèi)通地球站天線跟蹤系統(tǒng)，大量的動態(tài)性能實驗表明接收機參數(shù)穩(wěn)定，同時使跟蹤系統(tǒng)的可靠性也得到較大的提高。