一種雙通道接收機的設(shè)計

摘要 工程中，對數(shù)放大接收機的動態(tài)范圍很大，但只能保持頻率和相位信息，損失幅度信息。而線性接收機在AGC未建立時的動態(tài)范圍很小，卻可以完整保留幅度信息。文中介紹了一種雙通道接收機的設(shè)計方法，該設(shè)計具有一個線性通道和一個對數(shù)通道，利用對數(shù)通道的輸出，擴大了線性通道的瞬態(tài)響應(yīng)范圍。
關(guān)鍵詞 線性通道；對數(shù)通道；瞬態(tài)響應(yīng)

現(xiàn)實中，接收機需要處理的無線電信號往往具有較寬的動態(tài)范圍。比如在雷達、聲納等無線電系統(tǒng)中，接收機前端信號動態(tài)范圍可達120 dB以上。根據(jù)信號體制如果可以采用對數(shù)放大器或者限幅放大器，接收機可以保證信號輸出。如果信號體制要求是線性放大，無法直接處理這樣寬的動態(tài)范圍，需要對動態(tài)范圍進行壓縮。
在工程應(yīng)用中，動態(tài)范圍的壓縮分為“線性壓縮”和“非線性壓縮”。線性壓縮是指放大器的增益與信號的大小無關(guān)，輸出基本保持恒定。線性壓縮的特點使諧波失真小，其本質(zhì)是一種“壓控放大器”(VCA)。非線性壓縮方面最好的例子就是對數(shù)放大器。它是輸入輸出信號成對數(shù)關(guān)系的器件，它對信號動態(tài)范圍的壓縮不需要像AGC系統(tǒng)那樣提取輸入信號的電平來控制增益，其增益與信號的大小成反比，在通信、雷達、電子對抗、電子測量中有著廣泛的應(yīng)用。解調(diào)對數(shù)放大器也稱逐級檢波對數(shù)放大器，它具有分段線性近似性質(zhì)，形成對數(shù)級聯(lián)后，可以得到很好的對數(shù)傳遞函數(shù)，在整個動態(tài)范圍內(nèi)對數(shù)精度高。

1 電路原理
這個接收機需要接收的是L波段的脈沖調(diào)制信號，靈敏度要求優(yōu)于-90 dBm，動態(tài)范圍80 dB，信號瞬態(tài)變化范圍要求>60 dB，鏡頻抑制70 dB，有寬、窄兩個通道，輸出視頻信號幅度要求≥3 V，窄通道輸出視頻信號信噪比>4：1，寬通道帶寬為5 MHz，窄通道帶寬0．5 MHz。脈沖信號的上升沿為2μs，脈沖寬度3．5μs，寬通道信號的上升沿為1 μs。
原理框圖如圖1所示。前端的高頻部分，主要完成選頻和鏡頻抑制功能，通道寬度30 MHz，對寬窄兩個通道一致，放大量較小，在最大信號和最小信號時信號均不會限幅，預(yù)中放主要用來抵消混頻損耗，信號經(jīng)過后也不會阻塞。通道中心頻率70 MHz，中頻濾波器設(shè)置有兩級，兩級都采用聲表面濾波器，對第一級帶寬為5 MHz，兩個通道公用，第二級單獨對線性通道選用帶寬0．5 MHz的聲表面波濾波器，這個聲表面濾波器的延時是5μs。

在第一級5 MHz濾波后分為寬窄兩個通道，窄通道采用線性放大，寬通道采用解調(diào)對數(shù)放大器；從圖1可以看出，寬帶對數(shù)通道比窄帶線性通道少一級聲表面波濾波器，這級濾波器對信號有延時。根據(jù)這一點，可以發(fā)現(xiàn)，在最終視頻信號輸出時寬帶信號和窄帶信號在時間上是錯開的，窄帶信號滯后寬帶信號5μs。信號相加的各點圖形如圖2所示。
圖2中各點波形：(1)弱信號時線性通道輸出視頻波形；(2)弱信號時對數(shù)通道輸出視頻波形；(3)強信號時無加法器時線性通道輸出視頻波形；(4)強信號時有加法器時線性通道輸出視頻波形。
這樣一來，將對數(shù)通道的輸出信號在末級視放處和線性通道的視頻信號通過加法器反向相加，在小信號時線性通道的信號比對數(shù)通道的信號強，兩路信號相加后互不影響。當瞬間大信號到來時，一般的線性通道將會阻塞，脈沖會粘連在一起，使后續(xù)視頻電路分辨不出應(yīng)接收到的脈沖信號，無法產(chǎn)生AGC電壓，設(shè)備將不能工作；此時對數(shù)通道具有的大動態(tài)特性，其通道不會阻塞。在本接收機中，對數(shù)通道的脈沖正好處于線性通道每個脈沖的前沿，通過反向相加，剛好把線性通道的脈沖分開，使得視頻處理電路可以分辨出需要處理的脈沖信號，根據(jù)信號產(chǎn)生AGC電壓，完成自動增益控制，輸出幅度穩(wěn)定的視頻信號，供后續(xù)處理電路使用，這樣就實現(xiàn)60 dB瞬態(tài)變化范圍的要求。

2 結(jié)束語
根據(jù)本方案制作的接收機，經(jīng)過調(diào)試線性通道，可以在輸入信號-90～-10 dBm時保證輸出脈沖不粘連、編碼不變，滿足后續(xù)電路使用要求。所設(shè)計接收機的優(yōu)點在于充分利用了對數(shù)通道的大動態(tài)屬性，擴展了線性通道的瞬態(tài)響應(yīng)，這種方法對其他接收機的設(shè)計提供了一定的參考。