一種雙通道接收機的設計

摘要 工程中，對數放大接收機的動(dòng)態(tài)范圍很大，但只能保持頻率和相位信息，損失幅度信息。而線(xiàn)性接收機在A(yíng)GC未建立時(shí)的動(dòng)態(tài)范圍很小，卻可以完整保留幅度信息。文中介紹了一種雙通道接收機的設計方法，該設計具有一個(gè)線(xiàn)性通道和一個(gè)對數通道，利用對數通道的輸出，擴大了線(xiàn)性通道的瞬態(tài)響應范圍。
關(guān)鍵詞 線(xiàn)性通道；對數通道；瞬態(tài)響應

現實(shí)中，接收機需要處理的無(wú)線(xiàn)電信號往往具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍。比如在雷達、聲納等無(wú)線(xiàn)電系統中，接收機前端信號動(dòng)態(tài)范圍可達120 dB以上。根據信號體制如果可以采用對數放大器或者限幅放大器，接收機可以保證信號輸出。如果信號體制要求是線(xiàn)性放大，無(wú)法直接處理這樣寬的動(dòng)態(tài)范圍，需要對動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行壓縮。
在工程應用中，動(dòng)態(tài)范圍的壓縮分為“線(xiàn)性壓縮”和“非線(xiàn)性壓縮”。線(xiàn)性壓縮是指放大器的增益與信號的大小無(wú)關(guān)，輸出基本保持恒定。線(xiàn)性壓縮的特點(diǎn)使諧波失真小，其本質(zhì)是一種“壓控放大器”(VCA)。非線(xiàn)性壓縮方面最好的例子就是對數放大器。它是輸入輸出信號成對數關(guān)系的器件，它對信號動(dòng)態(tài)范圍的壓縮不需要像AGC系統那樣提取輸入信號的電平來(lái)控制增益，其增益與信號的大小成反比，在通信、雷達、電子對抗、電子測量中有著(zhù)廣泛的應用。解調對數放大器也稱(chēng)逐級檢波對數放大器，它具有分段線(xiàn)性近似性質(zhì)，形成對數級聯(lián)后，可以得到很好的對數傳遞函數，在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內對數精度高。

1 電路原理
這個(gè)接收機需要接收的是L波段的脈沖調制信號，靈敏度要求優(yōu)于-90 dBm，動(dòng)態(tài)范圍80 dB，信號瞬態(tài)變化范圍要求>60 dB，鏡頻抑制70 dB，有寬、窄兩個(gè)通道，輸出視頻信號幅度要求≥3 V，窄通道輸出視頻信號信噪比>4：1，寬通道帶寬為5 MHz，窄通道帶寬0．5 MHz。脈沖信號的上升沿為2μs，脈沖寬度3．5μs，寬通道信號的上升沿為1 μs。
原理框圖如圖1所示。前端的高頻部分，主要完成選頻和鏡頻抑制功能，通道寬度30 MHz，對寬窄兩個(gè)通道一致，放大量較小，在最大信號和最小信號時(shí)信號均不會(huì )限幅，預中放主要用來(lái)抵消混頻損耗，信號經(jīng)過(guò)后也不會(huì )阻塞。通道中心頻率70 MHz，中頻濾波器設置有兩級，兩級都采用聲表面濾波器，對第一級帶寬為5 MHz，兩個(gè)通道公用，第二級單獨對線(xiàn)性通道選用帶寬0．5 MHz的聲表面波濾波器，這個(gè)聲表面濾波器的延時(shí)是5μs。

在第一級5 MHz濾波后分為寬窄兩個(gè)通道，窄通道采用線(xiàn)性放大，寬通道采用解調對數放大器；從圖1可以看出，寬帶對數通道比窄帶線(xiàn)性通道少一級聲表面波濾波器，這級濾波器對信號有延時(shí)。根據這一點(diǎn)，可以發(fā)現，在最終視頻信號輸出時(shí)寬帶信號和窄帶信號在時(shí)間上是錯開(kāi)的，窄帶信號滯后寬帶信號5μs。信號相加的各點(diǎn)圖形如圖2所示。
圖2中各點(diǎn)波形：(1)弱信號時(shí)線(xiàn)性通道輸出視頻波形；(2)弱信號時(shí)對數通道輸出視頻波形；(3)強信號時(shí)無(wú)加法器時(shí)線(xiàn)性通道輸出視頻波形；(4)強信號時(shí)有加法器時(shí)線(xiàn)性通道輸出視頻波形。
這樣一來(lái)，將對數通道的輸出信號在末級視放處和線(xiàn)性通道的視頻信號通過(guò)加法器反向相加，在小信號時(shí)線(xiàn)性通道的信號比對數通道的信號強，兩路信號相加后互不影響。當瞬間大信號到來(lái)時(shí)，一般的線(xiàn)性通道將會(huì )阻塞，脈沖會(huì )粘連在一起，使后續視頻電路分辨不出應接收到的脈沖信號，無(wú)法產(chǎn)生AGC電壓，設備將不能工作；此時(shí)對數通道具有的大動(dòng)態(tài)特性，其通道不會(huì )阻塞。在本接收機中，對數通道的脈沖正好處于線(xiàn)性通道每個(gè)脈沖的前沿，通過(guò)反向相加，剛好把線(xiàn)性通道的脈沖分開(kāi)，使得視頻處理電路可以分辨出需要處理的脈沖信號，根據信號產(chǎn)生AGC電壓，完成自動(dòng)增益控制，輸出幅度穩定的視頻信號，供后續處理電路使用，這樣就實(shí)現60 dB瞬態(tài)變化范圍的要求。

2 結束語(yǔ)
根據本方案制作的接收機，經(jīng)過(guò)調試線(xiàn)性通道，可以在輸入信號-90～-10 dBm時(shí)保證輸出脈沖不粘連、編碼不變，滿(mǎn)足后續電路使用要求。所設計接收機的優(yōu)點(diǎn)在于充分利用了對數通道的大動(dòng)態(tài)屬性，擴展了線(xiàn)性通道的瞬態(tài)響應，這種方法對其他接收機的設計提供了一定的參考。