接收机系统交调分量分析

2018-12-03崔永香赵学州郭冬梅何启明杨铭懿黎文杰上海航天技术研究院802所上海200090

数码设计 2018年8期

崔永香赵学州郭冬梅何启明杨铭懿黎文杰(上海航天技术研究院802所上海 200090)

引言:杂散是信号处理过程中产生的不需要的频率分量，是衡量接收机好坏的一项重要指标。由于变频产生所需的新频率分量通常会带来非线性过程，在新的频率产生的过程中，会有大量不希望出现的频率分量出现，通常情况下没办法将这些分量完全抑制掉。特别是变频过程中使用的混频器将产生很多的交调、互调频率分量，设计的不合理性将无法有效滤除交调、互调频率分量，这些频率分量泄漏到接收通道，就会出现许多杂散信号。本文分析了接收机杂散产生的路径，并总结出一些抑制措施。

1 杂散来源分析

接收系统包含本振信号产生系统、接收通道，其框图见图1。

由图一可以看出，非线性变频主要来源于开关、混频及本振源的上下变频部分。混频过程中就会产生杂散，在输出信号上调制或者经过混频产生各种交调、互调分量，若输入频率为f1和f2，则混频输出频率为±m f1±n f2(m、n为正整数)，而对我们来说，需要的频率是f1+f2或f1－f2，因此应该选择正确的工作频率使交互调频率偏离需要的频率。通常杂散的产生主要通过三种路径:

(1)在本振频率合成过程中，外部干扰信号产生;

(2)接收机内部串扰产生;

(3)接收处理过程中产生的新的杂散信号。

特别是本振源，其杂散性能直接影响雷达接收系统性能，甚至可能使得接收机系统工作失效。杂散对接收机有以下影响:

(1)本振信号与杂散信号交叉混频，产生虚假信号;

(2)接收的强信号与杂散信号混频，产生干扰信号;

(3)杂散对接收机的信号选择识别、动态范围等均有一定的影响

2 低杂散控制措施

接收机设计过程中应进行频率设计，严格计算在频率合成过程中，产生的每个交调分量是否满足要求。在设计实现过程中，应考虑信号间的隔离。应重点考虑本振源中混频比、滤波器、隔离等多方面的设计，来得到最佳的杂散信号抑制。

——混频比设计:混频器应该选择隔离度高、三阶交调指标高的产品，通常混频比最佳的选择范围是0．05～0．12或0．85～0．95。同时在设计时应当考虑远离混频器的三阶交调截止点，以控制三阶及高阶互调杂散。

——滤波器设计:接收机中一般会使用带宽窄、带外抑制高的滤波器，其带外抑制常常要求70 dB以上，以达到抑制不需要频率分量的目的。设计中，应充分考虑电路间的匹配，因为信号在传输过程中，如果前后级电路不匹配，就会产生反射信号进而形成干扰系统的杂散信号。一般的处理方法是在滤波器的前级、后级电路间增加隔离措施。

——隔离设计:在接收机电路实现过程中，因为空间信号耦合及信号反向串扰的因素，会在系统中产生很多杂散，仅通过滤波器的优化设计不能完全得到低杂散信号输出，系统中各种频率信号间泄漏的强弱是杂散是否能满足要求的关键。在设计中一般采用隔腔、隔离器等措施抑制泄漏信号。信号串扰是接收机引入杂散的原因之一，一般由数字电路、混频器等产生;射频信号一般加隔离器，数字信号通过缓冲器隔离及信号的匹配设计等;接收通道间主要采取屏蔽腔体隔离、合理布局布线来提高通道间的隔离度;数字电路与模拟电路间则一般用合理设计地线、电源隔离等方式进行隔离。

——屏蔽设计:信号可由地线串扰耦合、电源线之间的串扰耦合等路径产生杂散，必须要通过屏蔽设计来降低杂散，在实现过程可采用合理接地、合理布局布线、增加吸波材料等措施降低空间串扰来实现降低杂散电平的目的。

综上所述，实现接收机低杂散设计，在系统方案合理的基础上，应该注意混频器、滤波器的合理设计，更应该重视串扰信号的抑制，在实现过程中考虑信号的合理分布隔离、电源滤波、接地设计、匹配设计、屏蔽设计，最终实现接收机的低杂散设计。