VHF跳頻電臺發(fā)射機(jī)射頻前端研究

袁志城

（國家新聞出版廣電總局五六四臺 102434）

VHF跳頻電臺發(fā)射機(jī)射頻前端研究

袁志城

（國家新聞出版廣電總局五六四臺 102434）

在VHF跳頻電臺發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)中，射頻前端的性能好壞將對發(fā)射機(jī)的發(fā)射性能起到至關(guān)重要的影響。基于這種認(rèn)識，本文對發(fā)射機(jī)射頻前端的指標(biāo)展開了分析，并且對射頻前端的各個(gè)組成部分展開了研究，從而為關(guān)注該技術(shù)的人們提供參考。

VHF跳頻電臺；發(fā)射機(jī)；射頻前端

引言

作為能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸信號載波頻率離散化傳輸?shù)耐ㄐ欧绞剑l通信具有較強(qiáng)的抗衰落和抗干擾能力，所以其在軍事領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而優(yōu)化VHF跳頻電臺發(fā)射機(jī)的射頻前端設(shè)計(jì)，則能夠使發(fā)射機(jī)的以適宜功率進(jìn)行信號發(fā)射，所以能夠避免發(fā)射機(jī)信號發(fā)射給其他設(shè)備帶來影響，繼而更好的進(jìn)行該種發(fā)射機(jī)設(shè)備的推廣和應(yīng)用。

1 發(fā)射機(jī)射頻前端的指標(biāo)分析

在整個(gè)發(fā)射機(jī)中，射頻前端是重要的組成部分，可以將發(fā)射的中頻信號轉(zhuǎn)換成高頻信號。而能否進(jìn)行小信號的檢測，將決定發(fā)射機(jī)的靈敏度。能否進(jìn)行大信號的發(fā)射，將決定發(fā)射機(jī)的動態(tài)范圍。此外，如果發(fā)射機(jī)的射頻前端具有良好的線性度，也能夠減少系統(tǒng)的交調(diào)失真和互調(diào)失真現(xiàn)象的出現(xiàn)。根據(jù)發(fā)射機(jī)的選擇性、動態(tài)范圍、中頻抑制、噪聲系數(shù)和靈敏度等性能要求，可以進(jìn)行射頻前端各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的分配。具體來講，就是將其頻率范圍設(shè)定為30～90MHz，增益設(shè)定為53±0.5dB，增益波動設(shè)定為3dB，輸出功率設(shè)定為8W。此外，射頻前端還要滿足交調(diào)雜散不大于-17dBm和輸入/輸出駐波比不大于1.5：1的條件[1]。

2 VHF跳頻電臺發(fā)射機(jī)射頻前端研究

2.1 射頻前端功放研究

作為能量轉(zhuǎn)換器件，射頻功率放大器是發(fā)射機(jī)的主要組成部分，可以在射頻段上將已調(diào)信號利用功率放大器放大，然后將其輸送到天線中發(fā)射。而除了確保發(fā)射機(jī)可以進(jìn)行足夠大信號的發(fā)射，放大器還要確保發(fā)射機(jī)信號發(fā)射不對相鄰信號造成干擾。為獲得更高的增益，則需要使用并行式和推挽式的功率放大器結(jié)構(gòu)。考慮到射頻功率放大器需要在較高射頻頻段工作的問題，需要進(jìn)行小信號高頻放大器的設(shè)計(jì)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還要對電磁兼容的問題進(jìn)行考慮，并且做好晶體管選型問題的考慮，以便使設(shè)計(jì)出的射頻功率放大器滿足技術(shù)指標(biāo)要求。在設(shè)計(jì)的過程中，需要利用S參數(shù)進(jìn)行主動元件的振蕩傾向的評估，以確保主動元件在輸入端和輸出端具有一定的穩(wěn)定性，能夠在與任何阻抗連接時(shí)保持穩(wěn)定工作。

2.2 射頻前端輸入輸出阻抗研究

隨著頻率的變化，功放管在大信號下的輸入輸出阻抗也會出現(xiàn)較大的變化。所以，還需要根據(jù)輸入阻抗隨頻率變化情況進(jìn)行寬帶匹配電路的設(shè)計(jì)。具體來講，就是在進(jìn)行RF功率晶體管的輸出阻抗設(shè)計(jì)時(shí)，需要使用電容Cout等效，以便對其頻率響應(yīng)進(jìn)行分析。根據(jù)頻率響應(yīng)情況，可以使用兩個(gè)電抗性元件將負(fù)載阻匹配到需要的輸入阻抗，以便進(jìn)行二元匹配網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。在此基礎(chǔ)上，則可以使用傳輸線變壓器進(jìn)行阻抗匹配和寬帶耦合，以便使頻帶寬度得到拓展，并且使高壓器進(jìn)行高頻響應(yīng)問題的克服[2]。而傳輸線變壓器是有效耦合元件，可以有效進(jìn)行功率合成及分配，并且能夠?qū)崿F(xiàn)阻抗變換。在進(jìn)行傳輸線纏繞時(shí)，可以使用單環(huán)繞法和三平衡繞法，并且能夠取得較好的應(yīng)用效果。

2.3 射頻前端數(shù)控跳頻濾波研究

在射頻前端，還擁有數(shù)控跳頻濾波器結(jié)構(gòu)。隨著二極管技術(shù)的發(fā)展，可以使用變?nèi)荻O管進(jìn)行跳頻濾波器的研制，以便使發(fā)射機(jī)射頻前端的中心頻率得到連續(xù)調(diào)節(jié)，并且使濾波器獲得成本低、體積小和容易調(diào)試的優(yōu)勢。但是，使用變?nèi)荻O管不容易使濾波器達(dá)到窄帶，并且容易產(chǎn)生低插入損耗。在中心頻率范圍較寬的情況下，使用該種二極管還將導(dǎo)致濾波器難以適應(yīng)溫度變化。所以，還要使用PIN二極管開關(guān)進(jìn)行電容陣列的電容網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)，以便進(jìn)行電調(diào)帶通濾波器的研制。而使用該種二極管，可以使濾波器具有較高的技術(shù)指標(biāo)，并且擁有穩(wěn)定的性能，所以可以輕松進(jìn)行濾波器的數(shù)字控制。在發(fā)射機(jī)功放輸出端進(jìn)行該種濾波器的應(yīng)用，則能夠構(gòu)成頻率合成器輸出端，并且實(shí)現(xiàn)射頻前端高放信號的預(yù)選濾波。

2.4 射頻前端電磁兼容研究

考慮到發(fā)射機(jī)射頻前端的功放輸出功率為8W，并且具有頻帶寬和增益大的特點(diǎn)，所以還要進(jìn)行前端電磁干擾問題的考慮。因?yàn)椋绻麤]能較好進(jìn)行前端電磁兼容設(shè)計(jì)，就會導(dǎo)致功放的技術(shù)指標(biāo)受到嚴(yán)重影響，甚至直接導(dǎo)致功放自激。所以在設(shè)計(jì)的過程中，需要使系統(tǒng)良好接地，因此需要使PCB板與散熱機(jī)殼保持良好接觸，并且避免板子凸凹不平。其次，需要使小信號輸入端與大信號輸出端保持一定的距離，從而防止信號串?dāng)_。同時(shí)，需要做好各部分電路的屏蔽設(shè)計(jì)，從而防止數(shù)字電路之間產(chǎn)生相互干擾[3]。再者，需要做好電源旁路濾波和高低頻扼流設(shè)計(jì)。而針對輸出線變壓器，需要采取半剛性電纜進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)，從而防止電路信號相互耦合。此外，需要確保功放主通道的走線得到合理布置。

3 結(jié)論

總而言之，想要使VHF跳頻電梯發(fā)射機(jī)射頻前端的設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，還要做好前端功放、輸入輸出阻抗、數(shù)控跳頻濾波和電磁兼容的設(shè)計(jì)，以便使發(fā)射機(jī)射頻前端的一致性和噪聲系數(shù)得到改善。因此，相信本文對VHF跳頻電臺發(fā)射機(jī)射頻前端展開的研究，可以為相關(guān)工作的開展提供指導(dǎo)。

[1]王偉勤.跳頻通信電臺共址干擾及其抑制技術(shù)[J].電訊技術(shù)，2011，07：178～182.

[2]王燕君.軟件無線電跳頻電臺接收機(jī)射頻前端設(shè)計(jì)[J].電訊技術(shù)，2012，06：969～973.

[3]黃磊，余平，鮑景富，等.鏈路復(fù)用的跳頻收發(fā)機(jī)射頻前端設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù)，2012，11：8～10+13.

TN914.41

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1004-7344（2016）20-0271-01

2016-7-1