關于收發信機的研制綜述

馮海娟

【摘 要】微波收發信機是基礎天饋線系統，是用來接收、發射微波信號的設備。文章闡述了一種收發信機的設計過程，說明了這種設備在實際應用中的重要性。收發信機在現代化的裝備中起著舉足輕重的作用，需要科研人員繼續努力，不畏艱難，設計更加先進、更加有競爭力的裝備，滿足國家民用軍用科技的需求。

【關鍵詞】收發信機;科技;設計

【中圖分類號】TN927.2 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）03-0032-03

0 引言

微波收發信機可用于微波鏈路的中繼站或終端站。微波發信機將具有基帶電平的基帶信號轉變為大功率的射頻信號，信號主信道由調制器、中頻放大器、上變頻器和功率放大器組成?；鶐盘柕恼{制一般在中頻進行，模擬微波一般采用調頻制;數字微波一般采用移相鍵控或多元正交調幅制。中頻放大器提供足夠大的混頻激勵信號，功率放大器將信號放大到需要的功率[1]。

微波收信機是將攜帶有基帶信號的射頻信號轉變為具有標稱基帶電平的基帶信號，主信號由低噪聲放大器、下變頻器，中頻放大器、解調器組成，低噪聲放大器將接收的微弱射頻信號進行放大，保證輸入混頻器的射頻信號功率足夠大，本振輸出后需要加放大器，保證混頻器輸入端有足夠的激勵，使混頻器正常工作，保證射頻信號和本振信號混頻后的中頻輸出信號有足夠大的功率。中頻放大器將混頻后的中頻信號再放大，要求中頻放大器的前級用低噪聲的放大器，放大后的中頻信號經過解調器將信號還原為具有標稱基帶電平的基帶信號。

本文以某收發信機為例，具體闡述收發信機在科研及生產上的研制過程。

1 某收發信機的研制任務書

某收發信機的研制要求：收發信機同時具有發射和接收功能，可通過開關控制接收和發射的切換。發射為一段帶寬為110 MHz的射頻信號，發射大功率要求≥31.8 dBm，小功率要求≥-5 dBm，接收為一個點頻，通過變頻器變為中頻，要求中頻輸出功率為0 dBm，諧波抑制為30 dBc。發射頻率為XX-XX;帶寬為110 MHz;輸出功率為31.8 dBm;輸出小功率為-5 dBm;大功率電流為1.7 A，小功率電流為0.7 A;諧波抑制為50 dBc;接收抑制為30 dBc。

2 方案設計

接到研制任務書后，分析客戶提供的指標，制訂研制方案。根據指標制定研制方案框圖如圖1所示。

圖1為本產品設計基本思路。

首先，發射部分射頻信號是由鎖相環、晶振、單片機提供的，經過可調衰減器調節功率的大小，再經過功率放大器放大射頻信號，由低通濾波器濾掉諧雜波，經過開關選擇后輸出。

其次，接收部分接收一個點頻信號，經過低噪聲放大器放大后再經過帶通濾波器濾除諧波雜波，信號輸入混頻器，本振信號由鎖相環、晶振、單片機提供，經過放大器之后輸入混頻器，接收的信號和本振信號通過混頻器混頻后，輸出一個中頻信號，再經過低通濾波器濾除諧雜波，輸出給客戶的接收端口。

3 選型選材

3.1 器件選型

（1）開關選用SKYWORKS公司生產的SKY13374-397LF，隔離度為22～34 dB，插損為0.35～0.8 dB，功率為33.01 dBm。

（2）發射的鎖相環選TI公司的LMX2541SQ2380E，內部有VCO，頻率范圍為2 200～2 530 MHz。

（3）數控衰減器選Peregrine公司的Pe43711，步進為0.25 dB、0.5 dB、1 dB，最大衰減為31.75 dB。

（4）功率放大器選RFMD公司的RFPA2026，頻率為700 MHz～2.7 GHz，輸出功率為33 dBm。

（5）發射低通濾波器為電感電容組成的LC濾波器。

（6）接收的鎖相環選用Silicon公司的SI4133，它的輸出有2個頻率范圍，選用RF1∶900 MHz～1.8 GHz。

（7）本振放大器選用AD公司的ADL5545，增益為24 dB，功率為18 dBm。

（8）接收低噪聲放大器選用AVAGO公司的AST54S，噪聲系數為0.4 dB，增益為19 dB，功率為18 dBm。

（9）混頻器選用ADI公司的HMC213MS8E。

（10）混頻后的低通濾波器選用MINI公司的LFCN-400。

3.2 板材選型

板材選用介電常數為4.6的FR-4環氧板，環氧板是一種絕緣材料，有較高的機械性能和介電性能，較好的耐熱性和耐潮性，可以在潮濕的環境中工作，并具有良好的機械加工性，被廣泛應用于電子產品中[2]。

由于本產品要求抗振動、抗沖擊，所以選用環氧板作為基材。其他類似產品已多次選用這種材料的板材，能夠經受住客戶所要求的振動量級，可選用FR-4作為電路板基材。

3.3 盒體選型

盒體選用防銹鋁，表面導電氧化，這種材料具有優良的耐腐蝕性，同時具有高塑性、低強度、易于加工成型，并具有良好的光澤和低溫性能。

4 部件仿真

本產品發射鏈路上輸出端使用的是低通濾波器，它是由電感電容組成的，需要用軟件進行仿真，使用ADS2009軟件完成仿真，仿真結果如圖2所示。

從圖2中可知，帶內損耗為0.1 dB左右，回波損耗為-15 dB，可以滿足指標需求，原理圖中其他的濾波器均選擇濾波器廠家提供的有封裝濾波器。

5 PCB原理圖

在Altium Designer中新建一個原理圖工程，鎖相環、放大器、開關、電源等各部分單獨建立原理圖，各部分原理圖設計好之后，將它們關聯在一起。圖3為電源部分原理圖示例。

原理圖畫好后，就可以直接導入PCB圖，剛導入PCB時，元器件擺放比較無規則，需要手動將各種器件按照給定的電路板邊界框圖擺放入合適的位置，元器件擺放好之后再放置信號線、電源線等，將元器件連接好，最后在板圖上自動鋪地，電路板PCB圖完成后使用電路檢驗功能，檢查電路是否有短路、斷路等問題，這樣完整的電路板就設計好了。

6 驗證

以上是設計某收發信機的基本步驟，電路板設計完成后，將電路板加工圖發給電路板加工廠家，電路板加工好后，由裝配人員將電路板裝配好，再由機裝人員將電路板裝入盒體，經過檢驗后方可進入調試環節進行調試。由調試人員根據調試細則進行調試，驗證電路的性能是否達到指標要求，如果達到要求，說明電路設計成功。如果達不到指標要求，則需要查找問題[3]。

7 結語

在當前航空通信突飛猛進的時代，從無人機、殲擊機到大型的專業飛機，裝備的電子設備的種類和數量在成倍地增長，短波、超短波、L波段、衛星通信等各個頻段的通信設備、導航設備、敵我識別設備、偵查設備等均在各類平臺上裝備，所以現在越來越多的產品需要綜合化、小型化以節省空間。本文設計的收發信機就是一款綜合化的設備，適用于客戶所要求的應用平臺。

本文主要講述了一種收發信機的設計過程，同時說明了這種設備在實際應用中的重要性。收發信機在現代化的裝備中起著舉足輕重的作用，需要科研人員繼續努力，不畏艱難，設計更加先進、更加有競爭力的裝備，滿足國家民用軍用科技的需求。

參 考 文 獻

[1]郭香華，賈寶富，楊赤如.四分之一波長短截線超寬帶濾波器的設計[J].微波學報，2008（S1）：153-156.

[2]Qizheng Gu.無線通信中的射頻收發系統設計[M].北京：清華大學出版社，2016.

[3]拉帕波特.無線通信原理與應用[M].北京：電子工業出版社，2009.