短波中頻數字化平臺中射頻電路的設計與實現

文｜王洋 張志強

一、引言

基于現代化技術構建的可編程硬件平臺具有開放性特點，能夠對不同軟件進行加載，完成通信功能、信號波形等設置工作。在操作過程中，離不開設置軟件的支撐。但由于我國在軟件無線電方面起步較晚，所以在設計射頻電路方面依然存在諸多問題，主要體現在接收選擇靈敏度不高、采用數字化電路無法實現信道分離目標、A/D轉換階段信噪比惡化等方面，對此，本文將在現有理論基礎和實踐經驗基礎上，將射頻電路引入中頻數字化平臺，以此來實現短波接收功能。

二、接收電路設計

（一）混頻前端接收電路設計

混頻器前端的電路設計是接收電路設計中的重要環節，需要設計人員合理處理短波射頻信號的濾波，并在確保電路通暢的情況下，將可控衰減電路接入其中，達到拓展電路范圍的最終目標。

濾波器單元接收的信號在經過限幅器后，會通過繼電器進入通道，而后完成信號處理工作。射頻信號經過濾波器及衰減網絡后，能夠進入混頻器，從而完成混頻工作。在電壓控制下，衰減網絡的衰減量能夠得到有效控制，最大能夠達到25dB左右。

（二）混頻電路設計

RF信號在經過射頻前端電路處理后，會進入限幅保護器，而后輸入混頻器與震蕩信號混頻，在此基礎上會產生IF信號。在本次設計中，采用的電路接收方案為高中頻超外差式方案?；祛l后的電路會產生中頻信號，其頻率為70MHz，該頻率與短波接收信號相比，至少高出2.3倍，降低交調干擾進入中頻頻帶的幾率，有利于提高接收電路穩定運行水平。其原理圖如圖1所示。

圖1 混頻器電路圖

（三）低噪聲中頻放大電路設計

設計人員結合設計方案進行分析，應重視提高電路靈敏度，這就需要合理選擇低噪聲放大器和濾波器。本次設計選擇的放大器型號為HE387E，就是中頻信號進入放大器后能夠放大信號，而后經過通道寬帶為10KHz、中心頻率為70MHz的濾波器后，能夠將雜波分量有效濾除。

三、發射電路原理設計

（一）發中頻放大器設計

設計人員要結合發信道設計方案，對處理平臺處理完畢的中頻信號進行放大，其放大原理圖如圖2所示。該電路圖組成結構復雜，將電阻R71和R66接入發射極，在一定程度上提高了晶體管阻抗能力，優化了非線性，為了達到放大器增益效果，需要在基極和集電極安裝負反饋電路，從根源上規避自激問題。濾波電路的主要作用是濾除IF信號的高次諧波，射隨器的主要作用是達到抗組變換效果。

圖2 發中頻放大原理圖

（二）自檢電路設計

為了提高產品測試能力，需要在設計過程中將收發自檢電路加入射頻電路中，以此來對電路運行狀況進行自動檢測，并解釋發出檢測信號。設計原理如圖3所示。該電路主要由二極管組成，通過發射頻輸出激勵信號，能夠完成檢波工作，通過放大器對直流信號進行放大后，將其傳入比較器，而后輸出電壓指示信號，在此基礎上判斷是否滿足接口要求，從而分析射頻電路運行狀況和收發通道工作狀況，如果存在故障，會及時發出指示信號，督促技術人員處理。

圖3 自檢電路原理圖

（三）收發轉換電路設計

由于本文設計的射頻電路在運行過程中主要采用雙工工作方式，所以需要確保收、發信道在電路處理時相互獨立，為了實現這一目標，可以通過轉換電路隨意切換收、發信道狀態，本次設計主要采用8V電實現信道切換工作，如圖4所示。對電路圖進行分析可以看出，在電路處于收狀態時，發通道的8V電會經過繼電器接地，此時發通道會處于不工作狀態。如果電路處于發狀態，收通道的8V電經過繼電器接地，此時收通道會處于不工作狀態。

圖4 收發信道轉換電路圖

（四）收末級放大電路設計

中頻信號在經過中頻放大器和濾波器后，為了滿足中頻接口要求，達到標準的幅度指標，需要在信號接收前，使用晶體管設計放大電路，本次設計主要采用NPN硅，和BFR93晶體管。該電路在分壓偏置電路反饋電流的基礎上，能夠更好地適應環境變化。放大器在運行過程中，可以在允許范圍內隨意變動。另外，射頻電路的接收信道輸出的信號能夠為數字化處理平臺處理接收功能模塊提供準確依據。

五、結語

綜上所述，軟件無線電技術不斷優化和升級，為AD轉換芯研發、創新奠定了良好基礎，在這一背景下，射頻數字接收機的靈敏度也會得到一定提升。為了達到這一目標，需要合理設計射頻電路，通過優化A/D轉換電路，提高電磁兼容性，確保射頻電路穩定運行。在本次設計中，主要對發射電路和接收電路進行深入研究，主要目標是解決收發轉換過程中產生的瞬時沖擊問題，改善信號通道平坦度，增強射頻電路可靠水平和可生產性，切實彌補射頻電路設計中存在的薄弱之處，控制潛在問題和隱患。