VHF 超短波電臺(tái)接收機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

吳文信

摘要：高度的機(jī)動(dòng)性是現(xiàn)代通信的重要特性，為機(jī)動(dòng)使用提供可靠、不間斷的通信保障是現(xiàn)代通信一直以來不斷解決的問題。 無線電臺(tái)由于其輕便、靈活、使用方便，己成為動(dòng)中通和野外通信的主流設(shè)備，對(duì)于機(jī)動(dòng)通信起著舉足輕重的作用。在歷次 的重大活動(dòng)中，一直表現(xiàn)良好，發(fā)揮著重要作用。成為目前使用量最大，應(yīng)用最廣泛的設(shè)備。

關(guān)鍵詞：VHF超短波電臺(tái)；接收機(jī)設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：E923.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）19-0238-01

1 VHF 超短波電臺(tái)接收機(jī)設(shè)計(jì)的重要性

通信作為人們之間互相聯(lián)絡(luò)的途徑，其手段的變化己成為人類

文明和技術(shù)進(jìn)步的重要表現(xiàn)形式。從古至今，人們一直在使用著特 有的方式進(jìn)行著信息的傳遞。無論是點(diǎn)燃烽火的方式、還是用使用 狼煙，以及直到現(xiàn)在還在使用的飛鴿傳書，以及近距離的旗語，它 們都對(duì)人們之間的溝通起到了特別好的促進(jìn)作用。到了近代，隨著 基礎(chǔ)行業(yè)的快速發(fā)展，尤其是電子技術(shù)的快速發(fā)展，利用電纜實(shí)現(xiàn) 的有線電通信及借助電離層等空間介質(zhì)的無線電通信得到了有效發(fā) 展，極大的改變了人們的生活。隨著當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及衛(wèi)星等 基礎(chǔ)通信平臺(tái)的建設(shè)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信、可移動(dòng)互聯(lián)的移動(dòng)通信 以及衛(wèi)星互聯(lián)通信等一大批新技術(shù)進(jìn)入人們的生活，促使著人們生 活發(fā)生了前所未有的質(zhì)變和飛躍。無線電通信主要是借助無線電臺(tái) 設(shè)備、微波接力機(jī)設(shè)備、衛(wèi)星及其終端等多種設(shè)備，將其通信手段 進(jìn)行綜合化的使用，為用戶提供全面而具有時(shí)效性的通信保障。無 線電臺(tái)由于其輕便、靈活、使用方便，是機(jī)動(dòng)狀態(tài)下保持通信聯(lián)絡(luò) 的主要手段，己成為動(dòng)中通和野外通信的主流設(shè)備，對(duì)于機(jī)動(dòng)通信 起著舉足輕重的作用。在歷次的重大活動(dòng)中，一直表現(xiàn)良好，發(fā)揮 著重要作用。成為目前使用量最大，應(yīng)用最廣泛的設(shè)備。按照無線 電臺(tái)工作所使用的頻段不同，我們可將其劃分為工作于短波頻段的 短波電臺(tái)和工作于超短波頻段的超短波電臺(tái)。通常我們所說的超短 波，也被稱為甚高頻（VHF）波、米波，他的波長范圍為 lm-lOm，工 作頻段可以覆蓋 30MHz-300MHz 的無線電頻段。因其工作使用的頻段 相對(duì)于短波的頻率覆蓋寬，常被電視轉(zhuǎn)播、廣播通信、雷達(dá)導(dǎo)航、 移動(dòng)狀態(tài)的通信等所廣泛使用。 VHF 超短波電臺(tái)主要工作于超短波 頻段，一般使用 30MHz-88MHz 頻段來進(jìn)行通信，該頻段無線電波主 要以視距傳播的方式傳輸。相比短波天波傳播方式，VHF 超短波通 信質(zhì)量好，信道容量大，受晝夜和季節(jié)變化的影響小，通信較穩(wěn)定 被廣泛應(yīng)用；相對(duì)UHF 超短波通信而言，具有一定的繞射能力和地波 傳播特性，是地面通信及地空協(xié)同通信主要手段。

2 接收機(jī)結(jié)構(gòu)及性能

2.1 接收機(jī)結(jié)構(gòu)

接收機(jī)作為無線收發(fā)信機(jī)的重要核心組成部分，按照其組成形 式及架構(gòu)的不

同可將其主要?jiǎng)澐譃槌獠钍郊軜?gòu)的接收機(jī)、零中頻架構(gòu)的接 收機(jī)、低中頻架構(gòu)的接收機(jī)、數(shù)字化架構(gòu)的接收機(jī)。

2.2 接收機(jī)主要性能指標(biāo)

根據(jù)不同的任務(wù)使命和體系結(jié)構(gòu)，接收機(jī)有不同的評(píng)價(jià)要求，

對(duì)其性能衡量

的指標(biāo)也有所差別。經(jīng)常被用到的可以對(duì)通用的接收機(jī)進(jìn)行評(píng)

價(jià)的性能指標(biāo)主要有：接收機(jī)的靈敏度、系統(tǒng)的噪聲系數(shù)、接收機(jī)可 正常工作的動(dòng)態(tài)范圍、以及系統(tǒng)的總增益等.

3 VHF 超短波電臺(tái)接收機(jī)設(shè)計(jì)

VHF 超短波電臺(tái)是按照國標(biāo)和超短波通信設(shè)備要求的工程標(biāo)準(zhǔn)

而設(shè)計(jì)，具有良好的兼容性、繼承性，采用通用化硬件設(shè)計(jì)平臺(tái)， 具有良好的擴(kuò)展性。接收機(jī)作為電臺(tái)的重要組成部分，其性能直接 影響設(shè)備能否滿足用戶需求及使用。接收機(jī)結(jié)構(gòu)如何選擇，直接影 響系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。確定合適的架構(gòu)組成，并對(duì)總體技術(shù)方案及研 制關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行確定對(duì)后續(xù)工作開展至關(guān)重要。需要將先進(jìn)性與 現(xiàn)實(shí)性結(jié)合考慮，既要重視實(shí)際使用需要，又要結(jié)合國內(nèi)當(dāng)前技術(shù)水平，設(shè)計(jì)滿足技術(shù)要求而能夠便于生產(chǎn)的設(shè)備，盡可能的縮短研 發(fā)周期，降低成本。

3.1 各模塊完成的功能

面板模塊：主要是實(shí)現(xiàn)與綜合業(yè)務(wù)模塊的交互通信并實(shí)現(xiàn)人機(jī)

交互界面顯示，對(duì)按鍵操作信息的信息進(jìn)行采集處理；完成相應(yīng)的信 息顯示；完成音頻放大、濾波、壓擴(kuò)。綜合業(yè)務(wù)模塊：作為電臺(tái)的中 央控制和信號(hào)處理模塊，主要完成與終端交互信息，上下變頻、調(diào) 制解調(diào)、編解碼、信道管理、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)管理、音頻處理等。 射頻模塊主要由用于接收的接收前端處理電路和實(shí)現(xiàn)功率放大的發(fā) 射通路。在發(fā)射狀態(tài)下，將經(jīng)過中頻/頻合模塊處理過的射頻激勵(lì)信 號(hào)進(jìn)一步進(jìn)行選諧及功率放大，最后通過諧波濾波器對(duì)產(chǎn)生的諧波 等雜波分量進(jìn)行濾波處理，然后通過匹配將其輸送至天線經(jīng)其發(fā)射 出去。在接收的狀態(tài)下，將天線端接收到的射頻信號(hào)進(jìn)行限幅保護(hù)、 選頻調(diào)諧、經(jīng)第一級(jí)低噪聲放大器的放大等預(yù)處理，送至中頻/頻合 模塊完成變頻等處理；同時(shí)，綜合業(yè)務(wù)模塊與信道部分的大部分交互 都由射頻模塊來完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)信道的控制。中頻/頻合模塊由中頻單 元和頻率合成器單元組成，主要完成收發(fā)通路建立，發(fā)信號(hào)變頻、 放大、濾波、增益控制，收信號(hào)低噪放大、變頻、中頻濾波、AGC 控制，為信道單元提供響應(yīng)的一本振和二本振信號(hào)，并提供整機(jī)時(shí) 鐘信號(hào)；電源/模塊主要提供系統(tǒng)各模塊不同工作狀態(tài)下需要的電源 電壓，完成過壓與過流保護(hù)及報(bào)警，完成電源管理。

3.2 AGC 控制技術(shù)

接收機(jī)需要有大的動(dòng)態(tài)范圍，加上電臺(tái)采用高效調(diào)制技術(shù)，為

了盡量減小信號(hào)損傷，接收通路應(yīng)具有良好的線性，我采用了一種 新的可滿足線性接收要求的自動(dòng)增益控制電路。該電路將傳統(tǒng)的反 饋型 AGc 電路和前饋型 AGc 電路進(jìn)行了合理綜合，通過從接收機(jī)信 道不同頻段進(jìn)行場強(qiáng)檢測，將結(jié)果上報(bào)給綜合業(yè)務(wù)模塊集中處理， 由其處理后送回控制信息完成對(duì)衰減網(wǎng)絡(luò)的切入切出、可控增益放 大器增益大小等控制。因其兼顧了二者的優(yōu)點(diǎn)，可獲得高的增益控 制精度及快速的響應(yīng)時(shí)間。AGC 控制系統(tǒng)主要包括了用于場強(qiáng)信號(hào) 監(jiān)測的檢測電路和用于實(shí)現(xiàn) AGC 控制響應(yīng)的控制電路以及確保其快 速響應(yīng)的 AGC 控制算法設(shè)計(jì)在通路中共設(shè)置四個(gè)場強(qiáng)檢測點(diǎn)，分別 為：射頻輸入前端處、一中頻 124.8MHz 晶體濾波器輸出端、二中頻 455 KHz 濾波器輸出端和可變?cè)鲆娣糯笃鬏敵龆?。場?qiáng)數(shù)據(jù)經(jīng)處理 后通過衰減器和可調(diào)增益放大器對(duì)通路增益進(jìn)行控制，使接收機(jī)具 有大的動(dòng)態(tài)范圍和良好的線性。

結(jié)語

重點(diǎn)圍繞接收機(jī)線性信道設(shè)計(jì)、快速 AGC 設(shè)計(jì)、決速低噪聲頻

率合成器設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)開展課題研究，通過采用新的設(shè)計(jì)方案， 從器件選用、原理設(shè)計(jì)、硬件實(shí)現(xiàn)上，完成 VHF 超短波電臺(tái)接收機(jī) 的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，從功能、性能指標(biāo)上滿足電臺(tái)整機(jī)要求，完成了項(xiàng) 目研制，具有一定的市場價(jià)值。

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