關(guān)于收發(fā)信機(jī)的研制綜述

馮海娟

【摘 要】微波收發(fā)信機(jī)是基礎(chǔ)天饋線系統(tǒng)，是用來(lái)接收、發(fā)射微波信號(hào)的設(shè)備。文章闡述了一種收發(fā)信機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程，說(shuō)明了這種設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。收發(fā)信機(jī)在現(xiàn)代化的裝備中起著舉足輕重的作用，需要科研人員繼續(xù)努力，不畏艱難，設(shè)計(jì)更加先進(jìn)、更加有競(jìng)爭(zhēng)力的裝備，滿足國(guó)家民用軍用科技的需求。

【關(guān)鍵詞】收發(fā)信機(jī);科技;設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】TN927.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2021）03-0032-03

0 引言

微波收發(fā)信機(jī)可用于微波鏈路的中繼站或終端站。微波發(fā)信機(jī)將具有基帶電平的基帶信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠊β实纳漕l信號(hào)，信號(hào)主信道由調(diào)制器、中頻放大器、上變頻器和功率放大器組成?；鶐盘?hào)的調(diào)制一般在中頻進(jìn)行，模擬微波一般采用調(diào)頻制;數(shù)字微波一般采用移相鍵控或多元正交調(diào)幅制。中頻放大器提供足夠大的混頻激勵(lì)信號(hào)，功率放大器將信號(hào)放大到需要的功率[1]。

微波收信機(jī)是將攜帶有基帶信號(hào)的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袠?biāo)稱基帶電平的基帶信號(hào)，主信號(hào)由低噪聲放大器、下變頻器，中頻放大器、解調(diào)器組成，低噪聲放大器將接收的微弱射頻信號(hào)進(jìn)行放大，保證輸入混頻器的射頻信號(hào)功率足夠大，本振輸出后需要加放大器，保證混頻器輸入端有足夠的激勵(lì)，使混頻器正常工作，保證射頻信號(hào)和本振信號(hào)混頻后的中頻輸出信號(hào)有足夠大的功率。中頻放大器將混頻后的中頻信號(hào)再放大，要求中頻放大器的前級(jí)用低噪聲的放大器，放大后的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)解調(diào)器將信號(hào)還原為具有標(biāo)稱基帶電平的基帶信號(hào)。

本文以某收發(fā)信機(jī)為例，具體闡述收發(fā)信機(jī)在科研及生產(chǎn)上的研制過(guò)程。

1 某收發(fā)信機(jī)的研制任務(wù)書(shū)

某收發(fā)信機(jī)的研制要求：收發(fā)信機(jī)同時(shí)具有發(fā)射和接收功能，可通過(guò)開(kāi)關(guān)控制接收和發(fā)射的切換。發(fā)射為一段帶寬為110 MHz的射頻信號(hào)，發(fā)射大功率要求≥31.8 dBm，小功率要求≥-5 dBm，接收為一個(gè)點(diǎn)頻，通過(guò)變頻器變?yōu)橹蓄l，要求中頻輸出功率為0 dBm，諧波抑制為30 dBc。發(fā)射頻率為XX-XX;帶寬為110 MHz;輸出功率為31.8 dBm;輸出小功率為-5 dBm;大功率電流為1.7 A，小功率電流為0.7 A;諧波抑制為50 dBc;接收抑制為30 dBc。

2 方案設(shè)計(jì)

接到研制任務(wù)書(shū)后，分析客戶提供的指標(biāo)，制訂研制方案。根據(jù)指標(biāo)制定研制方案框圖如圖1所示。

圖1為本產(chǎn)品設(shè)計(jì)基本思路。

首先，發(fā)射部分射頻信號(hào)是由鎖相環(huán)、晶振、單片機(jī)提供的，經(jīng)過(guò)可調(diào)衰減器調(diào)節(jié)功率的大小，再經(jīng)過(guò)功率放大器放大射頻信號(hào)，由低通濾波器濾掉諧雜波，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)選擇后輸出。

其次，接收部分接收一個(gè)點(diǎn)頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)低噪聲放大器放大后再經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除諧波雜波，信號(hào)輸入混頻器，本振信號(hào)由鎖相環(huán)、晶振、單片機(jī)提供，經(jīng)過(guò)放大器之后輸入混頻器，接收的信號(hào)和本振信號(hào)通過(guò)混頻器混頻后，輸出一個(gè)中頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除諧雜波，輸出給客戶的接收端口。

3 選型選材

3.1 器件選型

（1）開(kāi)關(guān)選用SKYWORKS公司生產(chǎn)的SKY13374-397LF，隔離度為22～34 dB，插損為0.35～0.8 dB，功率為33.01 dBm。

（2）發(fā)射的鎖相環(huán)選TI公司的LMX2541SQ2380E，內(nèi)部有VCO，頻率范圍為2 200～2 530 MHz。

（3）數(shù)控衰減器選Peregrine公司的Pe43711，步進(jìn)為0.25 dB、0.5 dB、1 dB，最大衰減為31.75 dB。

（4）功率放大器選RFMD公司的RFPA2026，頻率為700 MHz～2.7 GHz，輸出功率為33 dBm。

（5）發(fā)射低通濾波器為電感電容組成的LC濾波器。

（6）接收的鎖相環(huán)選用Silicon公司的SI4133，它的輸出有2個(gè)頻率范圍，選用RF1∶900 MHz～1.8 GHz。

（7）本振放大器選用AD公司的ADL5545，增益為24 dB，功率為18 dBm。

（8）接收低噪聲放大器選用AVAGO公司的AST54S，噪聲系數(shù)為0.4 dB，增益為19 dB，功率為18 dBm。

（9）混頻器選用ADI公司的HMC213MS8E。

（10）混頻后的低通濾波器選用MINI公司的LFCN-400。

3.2 板材選型

板材選用介電常數(shù)為4.6的FR-4環(huán)氧板，環(huán)氧板是一種絕緣材料，有較高的機(jī)械性能和介電性能，較好的耐熱性和耐潮性，可以在潮濕的環(huán)境中工作，并具有良好的機(jī)械加工性，被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中[2]。

由于本產(chǎn)品要求抗振動(dòng)、抗沖擊，所以選用環(huán)氧板作為基材。其他類似產(chǎn)品已多次選用這種材料的板材，能夠經(jīng)受住客戶所要求的振動(dòng)量級(jí)，可選用FR-4作為電路板基材。

3.3 盒體選型

盒體選用防銹鋁，表面導(dǎo)電氧化，這種材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性，同時(shí)具有高塑性、低強(qiáng)度、易于加工成型，并具有良好的光澤和低溫性能。

4 部件仿真

本產(chǎn)品發(fā)射鏈路上輸出端使用的是低通濾波器，它是由電感電容組成的，需要用軟件進(jìn)行仿真，使用ADS2009軟件完成仿真，仿真結(jié)果如圖2所示。

從圖2中可知，帶內(nèi)損耗為0.1 dB左右，回波損耗為-15 dB，可以滿足指標(biāo)需求，原理圖中其他的濾波器均選擇濾波器廠家提供的有封裝濾波器。

5 PCB原理圖

在Altium Designer中新建一個(gè)原理圖工程，鎖相環(huán)、放大器、開(kāi)關(guān)、電源等各部分單獨(dú)建立原理圖，各部分原理圖設(shè)計(jì)好之后，將它們關(guān)聯(lián)在一起。圖3為電源部分原理圖示例。

原理圖畫(huà)好后，就可以直接導(dǎo)入PCB圖，剛導(dǎo)入PCB時(shí)，元器件擺放比較無(wú)規(guī)則，需要手動(dòng)將各種器件按照給定的電路板邊界框圖擺放入合適的位置，元器件擺放好之后再放置信號(hào)線、電源線等，將元器件連接好，最后在板圖上自動(dòng)鋪地，電路板PCB圖完成后使用電路檢驗(yàn)功能，檢查電路是否有短路、斷路等問(wèn)題，這樣完整的電路板就設(shè)計(jì)好了。

6 驗(yàn)證

以上是設(shè)計(jì)某收發(fā)信機(jī)的基本步驟，電路板設(shè)計(jì)完成后，將電路板加工圖發(fā)給電路板加工廠家，電路板加工好后，由裝配人員將電路板裝配好，再由機(jī)裝人員將電路板裝入盒體，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)后方可進(jìn)入調(diào)試環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)試。由調(diào)試人員根據(jù)調(diào)試細(xì)則進(jìn)行調(diào)試，驗(yàn)證電路的性能是否達(dá)到指標(biāo)要求，如果達(dá)到要求，說(shuō)明電路設(shè)計(jì)成功。如果達(dá)不到指標(biāo)要求，則需要查找問(wèn)題[3]。

7 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前航空通信突飛猛進(jìn)的時(shí)代，從無(wú)人機(jī)、殲擊機(jī)到大型的專業(yè)飛機(jī)，裝備的電子設(shè)備的種類和數(shù)量在成倍地增長(zhǎng)，短波、超短波、L波段、衛(wèi)星通信等各個(gè)頻段的通信設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、敵我識(shí)別設(shè)備、偵查設(shè)備等均在各類平臺(tái)上裝備，所以現(xiàn)在越來(lái)越多的產(chǎn)品需要綜合化、小型化以節(jié)省空間。本文設(shè)計(jì)的收發(fā)信機(jī)就是一款綜合化的設(shè)備，適用于客戶所要求的應(yīng)用平臺(tái)。

本文主要講述了一種收發(fā)信機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程，同時(shí)說(shuō)明了這種設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中的重要性。收發(fā)信機(jī)在現(xiàn)代化的裝備中起著舉足輕重的作用，需要科研人員繼續(xù)努力，不畏艱難，設(shè)計(jì)更加先進(jìn)、更加有競(jìng)爭(zhēng)力的裝備，滿足國(guó)家民用軍用科技的需求。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]郭香華，賈寶富，楊赤如.四分之一波長(zhǎng)短截線超寬帶濾波器的設(shè)計(jì)[J].微波學(xué)報(bào)，2008（S1）：153-156.

[2]Qizheng Gu.無(wú)線通信中的射頻收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2016.

[3]拉帕波特.無(wú)線通信原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.