儀表著(zhù)陸系統測試設備調制功放的設計

摘要：幅度調制和功放是儀表著(zhù)陸系統測試設備必不可少的一部分。文章對其進(jìn)行了初步的設計。通過(guò)對雙平衡混頻器的特殊應用，實(shí)現了調幅調制器。加了一級功放，并用ADS軟件仿真并設計了一個(gè)四階的低通濾波器。各項指標符合要求。
關(guān)鍵詞：儀表著(zhù)陸系統；混頻器調制；幅度調制；功放

0 引言
一般調幅調制器都用模擬乘法器來(lái)實(shí)現，把混頻器用作調幅調制器的很少。
ILS(Instrument Landing System)儀表著(zhù)陸系統是國際范圍內被廣泛運用于航空器進(jìn)近和著(zhù)陸的一種輔助導航設備，在國內的機場(chǎng)使用也相當普遍。這個(gè)系統由機載航向、下滑、指點(diǎn)信標接收機和地面航向、下滑、指點(diǎn)信標發(fā)射機組成，它為飛機提供對準跑道的航向信號和指導飛機下降的下滑道信號，再加上適當的距離指示信號，使飛機能在低的能見(jiàn)度和惡劣天氣條件下借助這些儀表提供的信號指示安全著(zhù)陸，實(shí)現飛機的安全盲降。而儀表著(zhù)陸系統的測試是ICNI設備的功能之一。ICNI(Integrated Communication／Navigation／Identificat ion)，全稱(chēng)是綜合通訊導航辨認系統。調制功放是ICNI設備儀表著(zhù)陸系統測試中發(fā)射單元的必不可少的一部分。

1 幅度調制的基本原理
設調制信號為單一頻率的余弦波，有
Ua(t)=(Uam*Cos(2πfa*t) (1)
載波信號為
Uc(t)=(Ucm*Cos(2πfc*t) (2)
由于實(shí)現振幅調制后載波頻率保持不變，調幅波的振幅和調制信號成正比，設載波信號的初相位為0，則已調波的表達式為
UAM=Ucm*[(1+Ma*Cos(2πfa*t+ψ)]*Cos(2πfc*t)
=Ucm*Cos(2πfc*t)+Ma*Ucm*Cos[2π(fc+fa)*t+ψ]／2+Ma*Ucm*Cos[2π(fc-fa)*t-ψ]／2 (3)
其中UAM是調制幅度，Ucm是載波幅度，Ma是調制度，fa是音頻信號的頻率，ψ是音頻信號的初相位，fc是載波信號的頻率，t是時(shí)間。
如果調幅電壓所帶的負載為電阻R，則載波功率為
P0=Ucm2／2R (4)
邊頻功率為
P1=P2=(Ma*Ucm／2)2／2R=(Ma2／4)*P0 (5)
調幅波輸出的平均總功率為
P總=P0+P1+P2=(1+Ma2／2)*P0 (6)
式(6)表明，調幅波輸出平均總功率不只是由載波功率決定的，還和調制度有關(guān)。載波功率一定時(shí)，總輸出功率隨著(zhù)調制度的增大而增大。

2 混頻器調制和功放的設計與實(shí)現
雙平衡混頻器可以用作二極管低電平調幅電路，其原理可參照二極管環(huán)形調制器。這是雙平衡混頻器用作調幅調制器的特殊用法，和混頻器的普通用法不同，需要特殊應用?；祛l器用作調幅調制器時(shí)，射頻信號從RF(射頻)端口輸入，音頻信號從IF(中頻)端口輸入，調制信號從LO(本振)端口輸出。而用作混頻器時(shí)，輸入信號是從RF和LO端口輸入，IF端口作為輸出。這是主要的不同。當然，接口方式不同，功能也就不同。
電路原理方框圖如圖1所示。

本文選用mini-circuits公司的ADE-1ASK來(lái)進(jìn)行幅度調制。ADE-1ASK是一種雙平衡混頻器，LO功率為+7dBm時(shí)，LO和RF端口輸入頻率范圍為2～600MHz，IF端口輸入頻率范圍為DC～600MHz，完全覆蓋航向和下滑頻段(航向頻段為108～112MHz，下滑頻段為328～336MHz)，音頻信號為90Hz和150Hz的合成信號，也滿(mǎn)足IF端口的輸入條件。該混頻器的1dB壓縮點(diǎn)輸入功率為+1dBm。