无线接收机简介（外文翻译）.doc

无线接收机简介 接收机的发展史 “无线电”这一名称大约起源于1919年，为的是把接收话音的无线接收机与更早期的仅接收脉冲电码的接收机区别开。最早的接收机没有放大信号的能力，但随着晶体管的发明很快克服了此缺陷，不久 E．H．阿姆斯特朗发明了“再生式接收机”，这种接收机采用了从输出端到输入端的正反馈来提高增益，电路中的真空管同时作放大器和检波器。反馈的交流输出信号与输入信号同相，从而增加了环路增益。再生式接收机大概是电子反馈的最初应用，由于这种电路易于自激振荡，他迅速导致了振荡器的发明。不久，调谐直放式接收机(TRF)就取代了再生式接收机它由多级级联的射频调谐放大器以及后的检波器组成，这种结构接收机的最大问题在于难实现高增益。可以将全部的射频放大器调谐到同一频率上，而且由于调谐滤波器的通带很宽，接收机的选择性差。TRF 结构接收机的所有增益都在 RF 级完成，因此，随着频率的升高，这种接收机的的实现难度越来越大。 “超外差”是指将射频输入信号与本地振荡器产生地信号相乘或差拍，即由混频器后的中频滤波器选出射频信号与本振信号频率两者的和频或差频。主要优点是低中频上容易实现相对带宽较窄，矩形系数较高的中频滤波器，以提高接收机的选择性，而且增益可以从中频级获得，降低了射频级实现高增益的难度。当射频信号频率上升到微波甚至毫米波时，可以采用上图所示的二次变频方法，以降低滤波器实现的难度，保证接收机的选择性。既使在射频频率较低时，也可以 采用二次变频，且第一中频设计为高中频的方法来获得较好的镜像频率抑制度。实际上，现代接收机射频前端绝大多数设计为超外差结构。 通道接收机的方案选择 DBF 雷达接收机是多通道模拟雷达接收机。本文将自行设计一个工作在 C 波段的雷达小型化通道接收机中的单个单元，它对雷达微弱回波信号进行微波放大、变频，中频放大等处理后，得到要求的 30MHz 的中频信号。有些雷达接收机的系统总增益要求很高，可能在 30dB 以上，那样就需要在中频放置增益大的功率放大器。 接收机的方案选择 线性动态范围是指系统输入信号允许的最小功率和最大功率范围，动态范围的下限是灵敏度，它受系统的噪声底数的限制，但是也和整个系统的要求和状态有关，对于本系统而言，就是接收机灵敏度，动态范围的上限受器件非线性指标和自动增益放大器的控制范围限制，当输入信号过大的时候，由于系统的非线性而产生了信号的失真，输入信噪比反而会下降，因此，动态范围的上限取决与各个器件的压缩点。本课题中给定线性动态为 40dB ，我们可以通过元器件的选择来满足这个要求。超外差方案的选择接收机要求从 C 波段下变频到 30MHz 的中频频率，由计算可知增益要求高达 63dB 。从外差式、零中频、低中频、镜像抑制四种接收机方案来看，我们可以选择的方案有外差方式、低中频或者镜像抑制三种。但是由于镜像抑制方案电路复杂，而且这种方案要求两条支路必须完全一致、正交必须精确，否则镜像频率不能被完全抑制，这两个要求比较苛刻，采用离散元件不容易达到；低中频方案虽然可以显著的减小所需元件数目，但是高的系统增益不易分配，而且这种结构要求有很高的镜像抑制比；而外差方案可以很好的解决镜像问题和高增益问题。 在进行三种方案的权衡之后，我们采用传统的外差结构作为通道接收机的方案为了解决这对矛盾，我们最后采用了两次下变频超外差接收机方案。在这种结构中，从天线进来的射频信号经过滤波，低噪声放大器，混频后变为第一中频信号，第一本振在此为固定值。中频信号再次经过滤波和放大后送入第二级混频器，将信号变至第二中频信号，中频放大器的增益也可以控制，系统工作时增益控制信号由后端的 DSP 根据解调出的信号给出。 上面信道中，信号经 2MHz 七阶椭圆函数 LC 滤波器滤波后， LNA 对信号进行放大，之后由三级 AGC 实现系统动态范围指标要求， 最后将信号放大到要求的电平上输出。这一路信道没有变频处理，因为信号频率低于2MHz，可以对输出信号直接进行采用数字化，然后由 DSP 进行基带处理。这一路信道主要保证动态范围，线性度，灵敏度，选择性等指标。前端采用低噪声，高线性，高增益场效应管作为 LNA， 以确保信道的总噪声系数和线性度，AGC 结构与下面一路信道的一致。 2MHz～30MHz 信道采用两次变频超外差式结构，第一中频为高中频 48.8MHz，这种结构结合前端的六组亚倍频器带通滤波器可以获得很好的镜像抑制度以满足系统指标要求。信号先由 2M～30MHz 低插损滤波器对带外信号能量进行一定的抑制，LNA 为 PUSH－PULL 高线性结构，选用两支低噪声，高 IP3，高增益的场效应管构成互补结构以提高线性度和降低整机噪声，满足系统的这两项指标要求。LNA 之后是一组由六个亚倍频器高选择性带通 LC 滤波器构成的预选器，