寬帶接收設(shè)備組合干擾的一種解決方法

　　寬帶接收設(shè)備組合干擾的一種解決方法

　　摘要通過對通信系統(tǒng)中信道部分產(chǎn)生組合干擾原理的分析，提出一種工程化解決系統(tǒng)組合干擾的設(shè)計方法，并詳細(xì)介紹了解決系統(tǒng)組合干擾的實現(xiàn)方法。

　　關(guān)鍵詞組合干擾;軟件無線電;混頻器;抗干擾設(shè)計;EMI

　　1概述

　　隨著軟件無線電技術(shù)、嵌入式軟件在電子技術(shù)中的應(yīng)用，采用中頻數(shù)字化技術(shù)可以在不改變信號處理硬件配置的前提條件下，通過加載不同的軟件，即可實現(xiàn)新的系統(tǒng)功能，實現(xiàn)了寬帶多模式接收系統(tǒng)。

　　一般在系統(tǒng)中，接收信道部分采用傳統(tǒng)超外差式接收信道，電路型式有微波電路、模擬電路、數(shù)字電路，信道部分是一種變頻系統(tǒng)，變頻系統(tǒng)需要本振源，在產(chǎn)生所需要本振源的同時，也會產(chǎn)生若干不需要的諧波和雜波，如果中頻頻率選擇不當(dāng)，接收信道會產(chǎn)生組合干擾，對此本文不做過多的論述。

　　接收信號頻率分布越寬，接收機(jī)內(nèi)頻率構(gòu)成越復(fù)雜，整機(jī)的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，是寬帶接收設(shè)備組需要面臨的問題，當(dāng)設(shè)備工作時多個時鐘源在振蕩，同時還有高速的數(shù)字信號在傳輸，即使接收信道本身不會產(chǎn)生組合干擾，但在系統(tǒng)中還是可能會產(chǎn)生干擾，系統(tǒng)的干擾問題成為寬帶多模式接收設(shè)備不能忽視的一個問題。

　　本文將通過分析產(chǎn)生干擾的原因，提出一種接收機(jī)抗干擾設(shè)計的方法。

　　2系統(tǒng)干擾產(chǎn)生的原理

　　隨著軟件無線電技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)PGA和DSP等超大規(guī)模電路在接口控制和信號處理的應(yīng)用，處理速度也越來越快，F(xiàn)PGA和DSP使用的時鐘頻率也越來越高，由于時鐘信號為方波信號，時鐘信號的諧波是非常豐富的，通過輻射和傳導(dǎo)途徑對系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾不容忽視。

　　混頻器是實現(xiàn)頻譜搬移的非線性電路，混頻器中的半導(dǎo)體工作在非線性工作狀態(tài)，當(dāng)輸入信號和本振信號加到混頻器后，經(jīng)過混頻后，不僅含有直流分量、輸入信號頻率、本振頻率等成分，而且還含有輸入信號頻率、時鐘信號及其諧波、本振頻率各次諧波分量等信號混頻后產(chǎn)生的差頻信號，在這些頻率分量中只有輸入信號頻率、本振頻率產(chǎn)生的差頻或和頻信號是有用信號，其他信號都可視為是干擾信號，可通過輻射和傳導(dǎo)途徑在系統(tǒng)中傳播，對系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

　　接收信道一般通過采用混頻的方式來實現(xiàn)信號頻譜的搬移，有超內(nèi)差和超外差方式，我們以超內(nèi)差方案為例，接收頻率fs與是本振頻率fLO通過混頻產(chǎn)生的fIF是有用信號(fIF是選定的中頻頻率，fIF=fs-fLO)，除此頻率分量之外，其他頻率分量都可認(rèn)為是干擾信號，當(dāng)輸入信號頻率、時鐘信號及其諧波、本振頻率各次諧波分量等信號組合后產(chǎn)生的某些頻率分量，其頻率接近或等于中頻時，它們都能通過中頻濾波器進(jìn)入中頻放大器，并與有用信號一起傳輸放大，產(chǎn)生假中頻，在軟件或硬件解調(diào)時，干擾信號的產(chǎn)生假中頻將對有用信號形成嚴(yán)重的影響。

　　系統(tǒng)的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，設(shè)備工作的時鐘信號、高速的數(shù)字信號，其前沿很陡，幅度大、頻譜非常豐富，當(dāng)這些信號進(jìn)入接收信道的混頻器時，很容易使接收信道產(chǎn)生干擾，造成干擾，使系統(tǒng)失去或降低功能。

　　由此可見，系統(tǒng)的組合干擾主要表現(xiàn)在控制單元、信號處理單元的時鐘和高速數(shù)字信號傳輸帶來干擾，使系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

　　3設(shè)計方案和實現(xiàn)

　　在接收通道的設(shè)計過程中，主要從以下幾方面入手：電源的處理;增加了中頻控制電路來避過干擾源;印制板的設(shè)計。

　　3.1 電源的處理

　　在電源線上和信號線上采取濾波來減小信號的串?dāng)_，主要通過去耦電容和在電源上增加EMI濾波來實現(xiàn)。

　　對電路中有源器件的電源選擇合適的去耦電容，減小地線上產(chǎn)生的串?dāng)_干擾進(jìn)入有源器件，放大了干擾信號后通過混頻產(chǎn)生干擾。

　　電源上增加的EMI濾波器是一種印制版安裝的EMI濾波器，對10 MHz以上的信號有30dB以上的衰減，從而減小干擾信號通過傳導(dǎo)的方式干擾系統(tǒng)。

　　3.2 增加了中頻控制電路來避過干擾源

　　增加了中頻控制電路來避過干擾源是本次設(shè)計的重點，主要是設(shè)計一個中頻選擇電路，當(dāng)不出現(xiàn)干擾波道時選擇接收機(jī)的第一中頻為IF1A，當(dāng)出現(xiàn)干擾波道時選擇接收機(jī)的第一中頻為IF1B。

　　中頻的選擇受控制單元的控制，中頻選擇電路的原理框圖見下圖。

　　中頻選擇的實現(xiàn)原理：為了充分利用接收信道現(xiàn)有的資源，在保持一本振、二本振電路不變的基礎(chǔ)上選擇了第一中頻的頻率為IF1A、IF1B(IF1A+2IF= IF1B)，一本振的最高頻率為FS，現(xiàn)有頻率合成的覆蓋可以達(dá)到(FS-IF1B)以上，能滿足接收信道一本振的要求。

　　當(dāng)系統(tǒng)工作在模式1的干擾波道時，控制單元的中頻選擇開關(guān)輸出一個低電平，同時輸出頻率代碼使接收信道的頻率合成鎖定在(FS-IF1B)上，此時一混頻輸出的中頻為IF1A MHz，經(jīng)過中頻選擇電路后，再與二本振FLO2混頻，輸出二中頻IF2，經(jīng)放大后輸出。

　　開關(guān)電路的選擇：開關(guān)選用了Hittite公司的單刀雙擲開關(guān)HMC194MS8，其特點是單個開關(guān)衰減小僅0.5dB、隔離度高可達(dá)50dB，能夠滿足電路隔離的需求。

　　兩個開關(guān)受控制單元的控制，同時動作，保證中頻選擇的正確性。

　　3.3 印制板的設(shè)計

　　電路布局上充分考慮整個信號源流向，主要防止接收信道的后級強(qiáng)信號返回到接收機(jī)前級形成干擾和帶來的工作不穩(wěn)定，盡量降低信號之間的反串、互串，重新設(shè)計大面積接地，改變了元件面的接地方式，規(guī)范信號流向。

　　加強(qiáng)混頻器的屏蔽，阻斷干擾源通過輻射的方式進(jìn)入混頻器，從而產(chǎn)生干擾。

　　將數(shù)字地、模擬地嚴(yán)格分開，而不是通過大面積鋪地，因此在電源更改的基礎(chǔ)上，將印制板的數(shù)字地、模擬地嚴(yán)格分開，數(shù)字地、模擬地之間通過EMI濾波器連接，并將電源線、信號線分布在不同層，通過大面積地屏蔽。

　　4結(jié)束語

　　本文所設(shè)計的寬帶接收設(shè)備組合干擾的解決方法，電路設(shè)計簡潔，實用性強(qiáng)，該電路已成功應(yīng)運于某型設(shè)備中，取得了良好的效果。

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