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(多图) 接收前端信道设计中的一些考虑

来源:电讯技术 /刘宾容?? 2006年07月05日 ?? 收藏0

?????? 一、引言??

  微波转发设备由接收和转发两部分组成,接收与发射共用本振。随着数字集成电路的迅速发展,本振电路多采用体积小、可靠性高的单片大规模集成数字频率合成器,因此在接收信道中存在高电平干扰信号和数字干扰信号,数字干扰脉冲具有很宽的频谱。当这些干扰信号通过系统非线性作用时,干扰频率有时恰好等于或接近有用信号的频率。由于接收机是灵敏装置,干扰对它的影响也比大多数基带电路表现得敏感,当这些干扰频率进入接收机通频带内时,它们被放大和鉴频、鉴相,其原理与处理有用信号相同,因此导致接收机性能恶化。为了降低和控制这种影响,接收信道应具有下面的特性:(1)线性好、动态范围大,在信道滤波之前,降低带外干扰信号在信道带宽内产生的组合干扰、互调及交调分量,并保证接收信号在信道内具有足够的动态范围;(2)降低本振的相位噪声和杂散,以免将本振噪声和杂散信号带到接收机信道带宽内;(3)加强系统内数字电路的滤波及合理的印制板布线、供电。??

  接收信道部分通常是由低噪声放大电路、滤波器、混频器、增益控制电路等组成,它的线性、组合干扰、噪声、放大器等性能直接影响后续电路的性能。??

?????? 二、接收机前端的组成

  图1给出了常用微波转发设备射频前端的组成,采用二次变频的方案,它由预选器、高放、镜频滤波器、混频器、滤波器、本振1、本振2、前中放大器等组成。

?????????????????????? 微波转发设备射频前端的组成

  各部分电路的作用如下:??


  (1)预选器具有良好的单向性能和良好的反向隔离性,防止除接收频率以外的干扰信号进入和防止本振(或发射)信号通过接收天线泄漏;??

  (2)高放电路选择低噪声、高增益的集成放大器,目的是补偿预选器的损耗、提高系统的信噪比、加强混频器/本振电路与输入端口之间的隔离;??

  (3)前中滤波器主要是实现镜像抑制,在高放后必须有抑制,否则高放的噪声系数会由于放大后的镜像噪声混频进入信道而成倍增加。前中频率越高镜像抑制滤波器的通频带越宽;??

  (4)前中放大器和二中放大器的作用为补偿混频器的损耗,提供给主中放以足够电平,满足AGC中放或截止限副中放的最低电平需求;??

  (5)二中滤波器实际上是一个低通滤波器,主要是抑制放大、混频产生组合的干扰和杂波以及取出中频信号。在混频器选择低端输入,某些干扰信号可能在射频信号的低端产生,特别是在数字本振电路中,低端的中频干扰信号会泄漏到混频器的输入端,混频器对中频干扰相当于一级放大器,能顺利的通过后面的电路而形成干扰;??

  (6)一次变频采用的是低噪声、大动态、隔离度高的DMOS场效应管集成的无源双平衡混频器。二次变频采用的是无源双平衡混频器。??

?????? 三、混频器及本振设计考虑??

  接收信道是高增益工作,为了保证信道的稳定及电路的易实现,需要进行频率变换,使接收机的放大、滤波、增益控制等在中频进行。混频器是非线性器件,它的动态范围、隔离度、变频损耗等对系统的动态范围、中频提取、本振隔离、灵敏度等有着非常大的影响。
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  接收信道的动态范围,主要决定于前端电路的非线性器件即混频器,混频器的动态范围通常用1 dB压缩点来反映,高电平混频器具有高的1 dB压缩点和高的三阶交叉点,三阶交叉点对通频带内有多个干扰信号同时作用时特别重要。因此选择合适的混频器是很重要的。混频器分为有源混频器和无源混频器,有源混频器对本振的要求较低,且隔离度高,但其噪声性能、动态范围不如无源混频器,无源混频器比有源混频器有更好的互调失真性。现在采用高电平的双平衡混频器,由于信号功率平均分配到4只管子上,每只管子上的信号小,故非线性失真小,而且能抑制偶次谐波产生的寄生响应,还可以抑制本振噪声。
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  在混频器中本振应该是纯净频谱,它的宽带相位噪声、杂散都会影响接收机的灵敏度。数字频率合成器的本振电路中有数字分频、数字鉴相器等电路,当数字电路为高频跳变的电流作用时,都会产生一些新增频率成分即杂散,其频谱相当宽,在它们具有共同电源和地线或共用一块印制板时,这些频率成份会调相、调频振荡器,调相、调频信号和接近有用信号频率的杂散信号,通过混频器进入接收信道产生干扰,而且有时还会通过馈电线、空间辐射、印制板耦合等进入接收通道,所以为了尽可能保持频谱的纯净以防止接收信道的干扰信号产生,在实际数字集成电路的每一级电源都应有0.1 μF或0.01 μF的电容跨接到地。由于每一级都有去耦电容,随时都在冲放电,所以在印制板上电源的入口处应接一大电容。在电源上也可采用数模电路分开供电,振荡电路一定要有很好的接地及屏蔽或把数字电路部分屏蔽,必要时在本振输出端加一个带通滤波器,使本振输出杂波尽可能小。


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微波转发器? 接收机? 混频器? 噪声系数?

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