儀表著陸系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備調(diào)制功放的設(shè)計(jì)

摘要：幅度調(diào)制和功放是儀表著陸系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備必不可少的一部分。文章對(duì)其進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。通過對(duì)雙平衡混頻器的特殊應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅調(diào)制器。加了一級(jí)功放，并用ADS軟件仿真并設(shè)計(jì)了一個(gè)四階的低通濾波器。各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。
關(guān)鍵詞：儀表著陸系統(tǒng)；混頻器調(diào)制；幅度調(diào)制；功放

0 引言
一般調(diào)幅調(diào)制器都用模擬乘法器來實(shí)現(xiàn)，把混頻器用作調(diào)幅調(diào)制器的很少。
ILS(Instrument Landing System)儀表著陸系統(tǒng)是國際范圍內(nèi)被廣泛運(yùn)用于航空器進(jìn)近和著陸的一種輔助導(dǎo)航設(shè)備，在國內(nèi)的機(jī)場(chǎng)使用也相當(dāng)普遍。這個(gè)系統(tǒng)由機(jī)載航向、下滑、指點(diǎn)信標(biāo)接收機(jī)和地面航向、下滑、指點(diǎn)信標(biāo)發(fā)射機(jī)組成，它為飛機(jī)提供對(duì)準(zhǔn)跑道的航向信號(hào)和指導(dǎo)飛機(jī)下降的下滑道信號(hào)，再加上適當(dāng)?shù)木嚯x指示信號(hào)，使飛機(jī)能在低的能見度和惡劣天氣條件下借助這些儀表提供的信號(hào)指示安全著陸，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的安全盲降。而儀表著陸系統(tǒng)的測(cè)試是ICNI設(shè)備的功能之一。ICNI(Integrated Communication／Navigation／Identificat ion)，全稱是綜合通訊導(dǎo)航辨認(rèn)系統(tǒng)。調(diào)制功放是ICNI設(shè)備儀表著陸系統(tǒng)測(cè)試中發(fā)射單元的必不可少的一部分。

1 幅度調(diào)制的基本原理
設(shè)調(diào)制信號(hào)為單一頻率的余弦波，有
Ua(t)=(Uam*Cos(2πfa*t) (1)
載波信號(hào)為
Uc(t)=(Ucm*Cos(2πfc*t) (2)
由于實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制后載波頻率保持不變，調(diào)幅波的振幅和調(diào)制信號(hào)成正比，設(shè)載波信號(hào)的初相位為0，則已調(diào)波的表達(dá)式為
UAM=Ucm*[(1+Ma*Cos(2πfa*t+ψ)]*Cos(2πfc*t)
=Ucm*Cos(2πfc*t)+Ma*Ucm*Cos[2π(fc+fa)*t+ψ]／2+Ma*Ucm*Cos[2π(fc-fa)*t-ψ]／2 (3)
其中UAM是調(diào)制幅度，Ucm是載波幅度，Ma是調(diào)制度，fa是音頻信號(hào)的頻率，ψ是音頻信號(hào)的初相位，fc是載波信號(hào)的頻率，t是時(shí)間。
如果調(diào)幅電壓所帶的負(fù)載為電阻R，則載波功率為
P0=Ucm2／2R (4)
邊頻功率為
P1=P2=(Ma*Ucm／2)2／2R=(Ma2／4)*P0 (5)
調(diào)幅波輸出的平均總功率為
P總=P0+P1+P2=(1+Ma2／2)*P0 (6)
式(6)表明，調(diào)幅波輸出平均總功率不只是由載波功率決定的，還和調(diào)制度有關(guān)。載波功率一定時(shí)，總輸出功率隨著調(diào)制度的增大而增大。

2 混頻器調(diào)制和功放的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
雙平衡混頻器可以用作二極管低電平調(diào)幅電路，其原理可參照二極管環(huán)形調(diào)制器。這是雙平衡混頻器用作調(diào)幅調(diào)制器的特殊用法，和混頻器的普通用法不同，需要特殊應(yīng)用。混頻器用作調(diào)幅調(diào)制器時(shí)，射頻信號(hào)從RF(射頻)端口輸入，音頻信號(hào)從IF(中頻)端口輸入，調(diào)制信號(hào)從LO(本振)端口輸出。而用作混頻器時(shí)，輸入信號(hào)是從RF和LO端口輸入，IF端口作為輸出。這是主要的不同。當(dāng)然，接口方式不同，功能也就不同。
電路原理方框圖如圖1所示。

本文選用mini-circuits公司的ADE-1ASK來進(jìn)行幅度調(diào)制。ADE-1ASK是一種雙平衡混頻器，LO功率為+7dBm時(shí)，LO和RF端口輸入頻率范圍為2～600MHz，IF端口輸入頻率范圍為DC～600MHz，完全覆蓋航向和下滑頻段(航向頻段為108～112MHz，下滑頻段為328～336MHz)，音頻信號(hào)為90Hz和150Hz的合成信號(hào)，也滿足IF端口的輸入條件。該混頻器的1dB壓縮點(diǎn)輸入功率為+1dBm。