接收前端信道設(shè)計(jì)中的一些考慮
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微波轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備由接收和轉(zhuǎn)發(fā)兩部分組成，接收與發(fā)射共用本振。隨著數(shù)字集成電路的迅速發(fā)展，本振電路多采用體積小、可靠性高的單片大規(guī)模集成數(shù)字頻率合成器，因此在接收信道中存在高電平干擾信號(hào)和數(shù)字干擾信號(hào)，數(shù)字干擾脈沖具有很寬的頻譜。當(dāng)這些干擾信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)非線性作用時(shí)，干擾頻率有時(shí)恰好等于或接近有用信號(hào)的頻率。由于接收機(jī)是靈敏裝置，干擾對(duì)它的影響也比大多數(shù)基帶電路表現(xiàn)得敏感，當(dāng)這些干擾頻率進(jìn)入接收機(jī)通頻帶內(nèi)時(shí)，它們被放大和鑒頻、鑒相，其原理與處理有用信號(hào)相同，因此導(dǎo)致接收機(jī)性能惡化。為了降低和控制這種影響，接收信道應(yīng)具有下面的特性：（1）線性好、動(dòng)態(tài)范圍大，在信道濾波之前，降低帶外干擾信號(hào)在信道帶寬內(nèi)產(chǎn)生的組合干擾、互調(diào)及交調(diào)分量，并保證接收信號(hào)在信道內(nèi)具有足夠的動(dòng)態(tài)范圍；（2）降低本振的相位噪聲和雜散，以免將本振噪聲和雜散信號(hào)帶到接收機(jī)信道帶寬內(nèi)；（3）加強(qiáng)系統(tǒng)內(nèi)數(shù)字電路的濾波及合理的印制板布線、供電。
接收信道部分通常是由低噪聲放大電路、濾波器、混頻器、增益控制電路等組成，它的線性、組合干擾、噪聲、放大器等性能直接影響后續(xù)電路的性能。
二、接收機(jī)前端的組成
圖1給出了常用微波轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備射頻前端的組成，采用二次變頻的方案，它由預(yù)選器、高放、鏡頻濾波器、混頻器、濾波器、本振1、本振2、前中放大器等組成。
各部分電路的作用如下：
（1）預(yù)選器具有良好的單向性能和良好的反向隔離性，防止除接收頻率以外的干擾信號(hào)進(jìn)入和防止本振（或發(fā)射）信號(hào)通過(guò)接收天線泄漏；
（2）高放電路選擇低噪聲、高增益的集成放大器，目的是補(bǔ)償預(yù)選器的損耗、提高系統(tǒng)的信噪比、加強(qiáng)混頻器/本振電路與輸入端口之間的隔離；
（3）前中濾波器主要是實(shí)現(xiàn)鏡像抑制，在高放后必須有抑制，否則高放的噪聲系數(shù)會(huì)由于放大后的鏡像噪聲混頻進(jìn)入信道而成倍增加。前中頻率越高鏡像抑制濾波器的通頻帶越寬;
（4）前中放大器和二中放大器的作用為補(bǔ)償混頻器的損耗，提供給主中放以足夠電平，滿足AGC中放或截止限副中放的最低電平需求;
（5）二中濾波器實(shí)際上是一個(gè)低通濾波器，主要是抑制放大、混頻產(chǎn)生組合的干擾和雜波以及取出中頻信號(hào)。在混頻器選擇低端輸入，某些干擾信號(hào)可能在射頻信號(hào)的低端產(chǎn)生，特別是在數(shù)字本振電路中，低端的中頻干擾信號(hào)會(huì)泄漏到混頻器的輸入端，混頻器對(duì)中頻干擾相當(dāng)于一級(jí)放大器，能順利的通過(guò)后面的電路而形成干擾;
（6）一次變頻采用的是低噪聲、大動(dòng)態(tài)、隔離度高的DMOS場(chǎng)效應(yīng)管集成的無(wú)源雙平衡混頻器。二次變頻采用的是無(wú)源雙平衡混頻器。
三、混頻器及本振設(shè)計(jì)考慮
接收信道是高增益工作，為了保證信道的穩(wěn)定及電路的易實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行頻率變換，使接收機(jī)的放大、濾波、增益控制等在中頻進(jìn)行?；祛l器是非線性器件，它的動(dòng)態(tài)范圍、隔離度、變頻損耗等對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍、中頻提取、本振隔離、靈敏度等有著非常大的影響。
接收信道的動(dòng)態(tài)范圍，主要決定于前端電路的非線性器件即混頻器，混頻器的動(dòng)態(tài)范圍通常用1 dB壓縮點(diǎn)來(lái)反映，高電平混頻器具有高的1 dB壓縮點(diǎn)和高的三階交叉點(diǎn)，三階交叉點(diǎn)對(duì)通頻帶內(nèi)有多個(gè)干擾信號(hào)同時(shí)作用時(shí)特別重要。因此選擇合適的混頻器是很重要的。混頻器分為有源混頻器和無(wú)源混頻器，有源混頻器對(duì)本振的要求較低，且隔離度高，但其噪聲性能、動(dòng)態(tài)范圍不如無(wú)源混頻器，無(wú)源混頻器比有源混頻器有更好的互調(diào)失真性?，F(xiàn)在采用高電平的雙平衡混頻器，由于信號(hào)功率平均分配到4只管子上，每只管子上的信號(hào)小，故非線性失真小，而且能抑制偶次諧波產(chǎn)生的寄生響應(yīng)，還可以抑制本振噪聲。
在混頻器中本振應(yīng)該是純凈頻譜，它的寬帶相位噪聲、雜散都會(huì)影響接收機(jī)的靈敏度。數(shù)字頻率合成器的本振電路中有數(shù)字分頻、數(shù)字鑒相器等電路，當(dāng)數(shù)字電路為高頻跳變的電流作用時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生一些新增頻率成分即雜散，其頻譜相當(dāng)寬，在它們具有共同電源和地線或共用一塊印制板時(shí)，這些頻率成份會(huì)調(diào)相、調(diào)頻振蕩器，調(diào)相、調(diào)頻信號(hào)和接近有用信號(hào)頻率的雜散信號(hào)，通過(guò)混頻器進(jìn)入接收信道產(chǎn)生干擾，而且有時(shí)還會(huì)通過(guò)饋電線、空間輻射、印制板耦合等進(jìn)入接收通道，所以為了盡可能保持頻譜的純凈以防止接收信道的干擾信號(hào)產(chǎn)生，在實(shí)際數(shù)字集成電路的每一級(jí)電源都應(yīng)有0.1 μF或0.01 μF的電容跨接到地。由于每一級(jí)都有去耦電容，隨時(shí)都在沖放電，所以在印制板上電源的入口處應(yīng)接一大電容。在電源上也可采用數(shù)模電路分開供電，振蕩電路一定要有很好的接地及屏蔽或把數(shù)字電路部分屏蔽，必要時(shí)在本振輸出端加一個(gè)帶通濾波器，使本振輸出雜波盡可能小。
四、信道中的干擾信號(hào)
在由數(shù)?；旌想娐方M成的微波轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備中，數(shù)字電路的寬頻譜干擾或本振強(qiáng)信號(hào)干擾一定要加以控制或抑制，這些輻射可能壓抑小信號(hào)，對(duì)這些干擾的抑制能力決定了接收機(jī)性能。
干擾信號(hào)影響接收機(jī)正常工作主要有2種形式，一種是與信號(hào)同頻的窄帶干擾信號(hào)，使接收信道堵塞；二是接收機(jī)頻帶內(nèi)的各種雜散干擾或帶外強(qiáng)信號(hào)，通過(guò)信道的非線性產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重影響接收的性能。
幾種常見的非線性失真中同時(shí)存在一個(gè)或幾個(gè)頻率不同于有用信號(hào)頻率的干擾信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)可能產(chǎn)生的組合干擾形式為：信號(hào)與本振的組合頻率；外來(lái)干擾和本振組合形成的干擾；交叉調(diào)制干擾和互調(diào)干擾。
混頻器可等效為一個(gè)非線性電阻網(wǎng)絡(luò)，其電流ｉ可用加到其兩端電壓的冪級(jí)數(shù)表示：
將(2)式
評(píng)論