VHF跳频电台发射机射频前端研究

2016-07-12袁志城

大科技 2016年20期

关键词：输出阻抗电台二极管

袁志城

（国家新闻出版广电总局五六四台 102434）

VHF跳频电台发射机射频前端研究

袁志城

（国家新闻出版广电总局五六四台 102434）

在VHF跳频电台发射机结构中，射频前端的性能好坏将对发射机的发射性能起到至关重要的影响。基于这种认识，本文对发射机射频前端的指标展开了分析，并且对射频前端的各个组成部分展开了研究，从而为关注该技术的人们提供参考。

VHF跳频电台；发射机；射频前端

引言

作为能够实现传输信号载波频率离散化传输的通信方式，跳频通信具有较强的抗衰落和抗干扰能力，所以其在军事领域得到了广泛的应用。而优化VHF跳频电台发射机的射频前端设计，则能够使发射机的以适宜功率进行信号发射，所以能够避免发射机信号发射给其他设备带来影响，继而更好的进行该种发射机设备的推广和应用。

1 发射机射频前端的指标分析

在整个发射机中，射频前端是重要的组成部分，可以将发射的中频信号转换成高频信号。而能否进行小信号的检测，将决定发射机的灵敏度。能否进行大信号的发射，将决定发射机的动态范围。此外，如果发射机的射频前端具有良好的线性度，也能够减少系统的交调失真和互调失真现象的出现。根据发射机的选择性、动态范围、中频抑制、噪声系数和灵敏度等性能要求，可以进行射频前端各项技术指标的分配。具体来讲，就是将其频率范围设定为30～90MHz，增益设定为53±0.5dB，增益波动设定为3dB，输出功率设定为8W。此外，射频前端还要满足交调杂散不大于-17dBm和输入/输出驻波比不大于1.5：1的条件[1]。

2 VHF跳频电台发射机射频前端研究

2.1 射频前端功放研究

作为能量转换器件，射频功率放大器是发射机的主要组成部分，可以在射频段上将已调信号利用功率放大器放大，然后将其输送到天线中发射。而除了确保发射机可以进行足够大信号的发射，放大器还要确保发射机信号发射不对相邻信号造成干扰。为获得更高的增益，则需要使用并行式和推挽式的功率放大器结构。考虑到射频功率放大器需要在较高射频频段工作的问题，需要进行小信号高频放大器的设计。在实际设计中，还要对电磁兼容的问题进行考虑，并且做好晶体管选型问题的考虑，以便使设计出的射频功率放大器满足技术指标要求。在设计的过程中，需要利用S参数进行主动元件的振荡倾向的评估，以确保主动元件在输入端和输出端具有一定的稳定性，能够在与任何阻抗连接时保持稳定工作。

2.2 射频前端输入输出阻抗研究

随着频率的变化，功放管在大信号下的输入输出阻抗也会出现较大的变化。所以，还需要根据输入阻抗随频率变化情况进行宽带匹配电路的设计。具体来讲，就是在进行RF功率晶体管的输出阻抗设计时，需要使用电容Cout等效，以便对其频率响应进行分析。根据频率响应情况，可以使用两个电抗性元件将负载阻匹配到需要的输入阻抗，以便进行二元匹配网络的构建。在此基础上，则可以使用传输线变压器进行阻抗匹配和宽带耦合，以便使频带宽度得到拓展，并且使高压器进行高频响应问题的克服[2]。而传输线变压器是有效耦合元件，可以有效进行功率合成及分配，并且能够实现阻抗变换。在进行传输线缠绕时，可以使用单环绕法和三平衡绕法，并且能够取得较好的应用效果。

2.3 射频前端数控跳频滤波研究

在射频前端，还拥有数控跳频滤波器结构。随着二极管技术的发展，可以使用变容二极管进行跳频滤波器的研制，以便使发射机射频前端的中心频率得到连续调节，并且使滤波器获得成本低、体积小和容易调试的优势。但是，使用变容二极管不容易使滤波器达到窄带，并且容易产生低插入损耗。在中心频率范围较宽的情况下，使用该种二极管还将导致滤波器难以适应温度变化。所以，还要使用PIN二极管开关进行电容阵列的电容网络调节，以便进行电调带通滤波器的研制。而使用该种二极管，可以使滤波器具有较高的技术指标，并且拥有稳定的性能，所以可以轻松进行滤波器的数字控制。在发射机功放输出端进行该种滤波器的应用，则能够构成频率合成器输出端，并且实现射频前端高放信号的预选滤波。

2.4 射频前端电磁兼容研究

考虑到发射机射频前端的功放输出功率为8W，并且具有频带宽和增益大的特点，所以还要进行前端电磁干扰问题的考虑。因为，如果没能较好进行前端电磁兼容设计，就会导致功放的技术指标受到严重影响，甚至直接导致功放自激。所以在设计的过程中，需要使系统良好接地，因此需要使PCB板与散热机壳保持良好接触，并且避免板子凸凹不平。其次，需要使小信号输入端与大信号输出端保持一定的距离，从而防止信号串扰。同时，需要做好各部分电路的屏蔽设计，从而防止数字电路之间产生相互干扰[3]。再者，需要做好电源旁路滤波和高低频扼流设计。而针对输出线变压器，需要采取半刚性电缆进行屏蔽设计，从而防止电路信号相互耦合。此外，需要确保功放主通道的走线得到合理布置。