接收機系統交調分量分析

崔永香 趙學州 郭冬梅 何啟明 楊銘懿 黎文杰(上海航天技術研究院802所 上海 200090)

引言:雜散是信號處理過程中產生的不需要的頻率分量，是衡量接收機好壞的一項重要指標。由于變頻產生所需的新頻率分量通常會帶來非線性過程，在新的頻率產生的過程中，會有大量不希望出現的頻率分量出現，通常情況下沒辦法將這些分量完全抑制掉。特別是變頻過程中使用的混頻器將產生很多的交調、互調頻率分量，設計的不合理性將無法有效濾除交調、互調頻率分量，這些頻率分量泄漏到接收通道，就會出現許多雜散信號。本文分析了接收機雜散產生的路徑，并總結出一些抑制措施。

1 雜散來源分析

接收系統包含本振信號產生系統、接收通道，其框圖見圖1。

由圖一可以看出，非線性變頻主要來源于開關、混頻及本振源的上下變頻部分。混頻過程中就會產生雜散，在輸出信號上調制或者經過混頻產生各種交調、互調分量，若輸入頻率為f1和f2，則混頻輸出頻率為±m f1±n f2(m、n為正整數)，而對我們來說，需要的頻率是f1+f2或f1－f2，因此應該選擇正確的工作頻率使交互調頻率偏離需要的頻率。通常雜散的產生主要通過三種路徑:

(1)在本振頻率合成過程中，外部干擾信號產生;

(2)接收機內部串擾產生;

(3)接收處理過程中產生的新的雜散信號。

特別是本振源，其雜散性能直接影響雷達接收系統性能，甚至可能使得接收機系統工作失效。雜散對接收機有以下影響:

(1)本振信號與雜散信號交叉混頻，產生虛假信號;

(2)接收的強信號與雜散信號混頻，產生干擾信號;

(3)雜散對接收機的信號選擇識別、動態范圍等均有一定的影響

2 低雜散控制措施

接收機設計過程中應進行頻率設計，嚴格計算在頻率合成過程中，產生的每個交調分量是否滿足要求。在設計實現過程中，應考慮信號間的隔離。應重點考慮本振源中混頻比、濾波器、隔離等多方面的設計，來得到最佳的雜散信號抑制。

——混頻比設計:混頻器應該選擇隔離度高、三階交調指標高的產品，通常混頻比最佳的選擇范圍是0．05～0．12或0．85～0．95。同時在設計時應當考慮遠離混頻器的三階交調截止點，以控制三階及高階互調雜散。

——濾波器設計:接收機中一般會使用帶寬窄、帶外抑制高的濾波器，其帶外抑制常常要求70 dB以上，以達到抑制不需要頻率分量的目的。設計中，應充分考慮電路間的匹配，因為信號在傳輸過程中，如果前后級電路不匹配，就會產生反射信號進而形成干擾系統的雜散信號。一般的處理方法是在濾波器的前級、后級電路間增加隔離措施。

——隔離設計:在接收機電路實現過程中，因為空間信號耦合及信號反向串擾的因素，會在系統中產生很多雜散，僅通過濾波器的優化設計不能完全得到低雜散信號輸出，系統中各種頻率信號間泄漏的強弱是雜散是否能滿足要求的關鍵。在設計中一般采用隔腔、隔離器等措施抑制泄漏信號。信號串擾是接收機引入雜散的原因之一，一般由數字電路、混頻器等產生;射頻信號一般加隔離器，數字信號通過緩沖器隔離及信號的匹配設計等;接收通道間主要采取屏蔽腔體隔離、合理布局布線來提高通道間的隔離度;數字電路與模擬電路間則一般用合理設計地線、電源隔離等方式進行隔離。

——屏蔽設計:信號可由地線串擾耦合、電源線之間的串擾耦合等路徑產生雜散，必須要通過屏蔽設計來降低雜散，在實現過程可采用合理接地、合理布局布線、增加吸波材料等措施降低空間串擾來實現降低雜散電平的目的。

綜上所述，實現接收機低雜散設計，在系統方案合理的基礎上，應該注意混頻器、濾波器的合理設計，更應該重視串擾信號的抑制，在實現過程中考慮信號的合理分布隔離、電源濾波、接地設計、匹配設計、屏蔽設計，最終實現接收機的低雜散設計。

3 結語

在現代雷達系統中，接收機的雜散性能直接決定了雷達的工作指標，本文通過對接收機中的雜散，在分析雜散來源的基礎上，分析了產生的路徑，對接收機系統設計實現過程中可以采用的控制措施進行了總結，來實現系統雜散信號抑制，對于接收機系統高雜散抑制工程設計實現有一定的指導意義。