寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍的擴展方法

楊東獅

摘要：目前，寬帶數(shù)字接收機系統(tǒng)能力的主要指標就是動態(tài)范圍。本文對寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍中存在的問題進行了深入研究，并以此為依據，提出了相應的解決對策，具有重要意義。

【關鍵詞】寬帶數(shù)字接收機 動態(tài)范圍 問題解決對策

1 當前寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍中存在的問題

1.1 ldB壓縮點不匹配

通過對寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍的上限進行分析后發(fā)現(xiàn)，在當前的電子接收系統(tǒng)內，ADC前射頻通道的輸出ldB壓縮點范圍為10-15 dBm以上，假如末級選用一些中功率放大器或者驅動放大器，則ldB壓縮點能夠達到約20dBm。

1.2 射頻雜散偏大

通過對寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍的下限進行分析后發(fā)現(xiàn)，通過進行一些非線性處理后，包括混頻、放大等，射頻信號經常會將非預期信號引入，在多信號條件中，有時會出現(xiàn)互調信號，在互調信號比ADC的最小可檢測信號大時，便極易會導致系統(tǒng)出現(xiàn)虛警。另外，在數(shù)字處理方面，因為選用了匹配處理算法，所以能夠有效降低系統(tǒng)可檢測的信號下限，進而這便對射頻通道性能提出越來越越高的要求，但是器件性能在極大程度上又對射頻通道性能具有限制作用。

1.3 射頻通道的波動偏大

針對寬帶數(shù)字接收機來說，因為不同器件具有自身的特性，所以要想在不同頻率中，獲取一樣的幅度響應特性，幾乎是不可能的。因為不同頻率的插損、增益是不同的，所以在射頻中便會出現(xiàn)兩個動態(tài)影響因素，即頻帶內波動、射頻波動。其中，中頻帶內波動，就是指在中頻輸出帶中的增益平坦度，假如在中頻帶中，樹立處理選用的檢測門限是相同的，則動態(tài)常常會遭受損失；射頻波動，就是指在全部射頻頻段中的增益平坦度，通過增益，能夠對這部分進行相應的調整。

1.4 ADC高頻響應的特性不夠好

從某種程度來說，ADC的頻響特性會對射頻鏈路的最后一個環(huán)節(jié)產生約束作用。在當前接收體制條件下，因為難以抑制倍頻程內信號諧波，所以接收機常常會選用變頻通道，以進行中頻采樣。因受ADC頻響的固有特性的影響，第一奈奎斯特區(qū)域高于高頻動態(tài)指標，即大大降低了ADC的無雜散動態(tài)范圍。

2 寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍的擴展方法

2.1 射頻通道波動偏大的解決對策

2.1.1 有效控制射頻波動

在射頻鏈路不同級組成部分中的駐波、帶內波動，決定了帶內波動。而在帶內各頻段中，濾波器和寬帶放大器芯片的插損、增益是不同的，進而會導致帶內出現(xiàn)波動現(xiàn)象，假如各級組成電路沒有做好匹配，則射頻信號便會出現(xiàn)反射現(xiàn)象，帶內波動還會出現(xiàn)惡化現(xiàn)象。所以，通過有效控制射頻波動，能夠對各級之間的匹配進行有效調節(jié)，對波動的幅值進行有效減小。

2.1.2 數(shù)字靈活門限

因為射頻波動是無法避免的，所以簡單的帶內單一檢測門限，不利于動態(tài)。基于此，在數(shù)字方面，宜設在靈活的門限，其中，該門限的趨勢應和射頻波動保持一致，進而有助于全部帶內動態(tài)的一致性，能夠對現(xiàn)有的數(shù)字動態(tài)能力進行最大化的運用。

2.2 射頻雜散偏大的解決對策

2.2.1 射頻雜散的抑制對策

根據變頻方案，對交調在帶外進行選擇控制，對頻率源雜散進行有效控制，對鏈路增益進行合理設置，以保證工作不會向非線性區(qū)進行進入，最終能夠從源頭上，有效抑制射頻雜散的出現(xiàn)。另外，如果出現(xiàn)射頻雜散后，為將射頻雜散予以消除，應選用一些有效的對消措施。

2.2.2 運用光子射頻變頻技術

所謂光子射頻變頻技術，就是指通過對光電探測器的平方率檢波特性進行充分運用，對本振光信號、射頻之間的混頻予以完成，通過利用光子濾波器，將電光調制器的非線性效應予以濾除，便能夠使高交調抑制的光子射頻變頻得以實現(xiàn)。目前，針對光子射頻變頻技術，國外發(fā)達國家己對其進行了大量深入研究，且獲取不少成果，例如，Chaser研究項目.主要通過運用微波光子變頻技術，以對一種動態(tài)大、超寬帶、靈敏度高的接收系統(tǒng)進行研發(fā)。和當前現(xiàn)有的典型接收機相比，本項目的很多指標值都有顯著的上升，包括功耗、體積、工作帶寬、噪聲系數(shù)、工作頻率等，尤其是動態(tài)、瞬時帶寬的變化是非常顯著的。資源對變頻的交調抑制進行有效提高，將ldB壓縮點進行輸入，才能夠有助于大動態(tài)的光子射頻變頻的順利實現(xiàn)。在調制本振信號、射頻至光載波過程中國，能夠產生光子射頻變頻的交調分量，出現(xiàn)非線性效應。因此只有將在調制過程中出現(xiàn)的諧波分量進校園濾除，才能夠對光子射頻變頻的交調抑制進行有效提升。通過采用多種方法，能夠對光子射頻變頻鏈路的輸入ldB壓縮點進行有效提高，如對光鏈路噪聲進行降低、對光電轉換效率進行提高等，通過采用以上兩種方法，并以此為入手點，針對在調制過程中出現(xiàn)的諧波分量，通過運用光子濾波器，能夠有效將其濾除。另外，通過使用相干探測技術，對光電轉換效率進行提升，對光鏈路的噪聲系數(shù)進行降低，能夠對匹配射頻前端增益進行有效降低，同時能夠使鏈路的輸入ldB壓縮點得以有效降低。針對以上變頻方式，主要就是調制本振信號至光載波上，通過進行光子濾波以后，對本振階高邊帶進行選擇，通過利用調制器，有效調制射頻信號至本振一階高邊帶上，通過利用光子濾波，將需要的本振調制信號、射頻信號選擇出來，運用由功分器，以促使相干探測的順利實現(xiàn)，在光電探測器內，對兩個信號的拍頻進行完成，產生變頻，最后利用中頻濾波器，將中頻信號予以濾出。

3 小結

本文對寬帶數(shù)字接收機動態(tài)范圍遭受限制的原因進行了深入分析，并以此為依據，提出一些解決對策。其中，每一種解決對策均具有自身的優(yōu)點，不過也存在一定的不足和缺陷。在今后的進一步研究中，筆者將會嘗試有機結合多種不同方式，以有效擴展寬帶數(shù)字接收機的動態(tài)范圍。

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