一种VHF微波跳频电台接收机论文和设计-卜景鹏

全文摘要

本实用新型提供一种VHF微波跳频电台接收机，从射频接收天线开始，依次连接前置低噪声放大、增益调整电路；跳频滤波和驱动放大电路；第一次变频电路；一中频滤波和放大电路；第二次变频电路；中频滤波和放大电路；同时还集成有为所述的第一次变频电路和第二次变频电路提供频率信号的频率综合器；所述的跳频滤波和驱动放大电路采用两级级联形式，包括依次连接的第一级跳频滤波器和第二级跳频滤波器以及设置在第一级跳频滤波器和第二级跳频滤波器之间插入的一级15～20dB的驱动放大器。本实用新型的VHF微波跳频电台接收机通过连续快速改变或用开关改变带通滤波器的全部或部分参数来达到跳频滤波器要实现滤波器中心频率的快速变换。

主设计要求

1.一种VHF微波跳频电台接收机，从射频接收天线开始，依次连接前置低噪声放大、增益调整电路(2)；跳频滤波和驱动放大电路(3)；第一次变频电路(4)；一中频滤波和放大电路(5)；第二次变频电路(6)；中频滤波和放大电路(7)；同时还集成有为所述的第一次变频电路(4)和第二次变频电路(6)提供本振频率信号的频率综合器；其特征在于：所述的跳频滤波和驱动放大电路(3)采用两级级联形式，包括依次连接的第一级跳频滤波器(31)和第二级跳频滤波器(33)以及设置在第一级跳频滤波器(31)和第二级跳频滤波器(33)之间插入的一级15～20dB的驱动放大器(32)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的VHF微波跳频电台接收机，其特征在于：在所述的前置低噪声放大、增益调整电路(2)与天线之间还设置有前端高功率保护电路(1)；所述的前端高功率保护电路(1)包括限幅电路和频带滤波器(15)；所述的限幅电路将天线接收的大信号限同幅以后接抑制带外的干扰信号的30～88MHz的频带滤波器(15)。

3.根据权利要求2所述的VHF微波跳频电台接收机，其特征在于：所述的限幅电路包括二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、齐纳二极管D10；天线分别接二极管D11的P极和二极管D14的N极，二极管D11的N极接二极管D12的N极、二极管D12的P极接地，二极管D14的P极接二极管D13的P极、二极管D13的N极接地，齐纳二极管D10的N极接二极管D11的N极和二极管D12的N极相连的公共端，齐纳二极管D10的P极接二极管D13的P极和二极管D14的P极相连的公共端。

4.根据权利要求1所述的VHF微波跳频电台接收机，其特征在于：所述的前置低噪声放大、增益调整电路(2)包括第一路30dB衰减器(24)、第二路10dB衰减器(25)、第三路20dB增益常的规驱动放大器(26)、第30dB增益的低噪声放大器(27)组成的四路放大、增益通道；设置在四路放大、增益通道前后的四选一射频开关(23)；第一RMS对数检波器(22)；电阻R21；AD转换器；

信号输入端采用电阻R21耦合出接第一RMS对数检波器(22)，第一RMS对数检波器(22)的输出接AD转换器后生成射频开关(23)的控制信号，使其能够根据当前信号的幅度从四路放大、增益通道选通一路。

5.根据权利要求1所述的VHF微波跳频电台接收机，其特征在于：所述的一中频滤波和放大电路(5)设置在第一次变频电路(4)后，包括第一窄带滤波器滤波(51)、电阻R53、第二RMS对数检波器(54)、一级自动增益控制器(52)、第一驱动放大器(53)；

由所述的第一次变频电路(4)输出的一中频信号经由第一窄带滤波器滤波(51)滤波后经由第一自动增益控制器(52)放大，再由第一驱动放大器(53)放大输出；所述的第一自动增益控制器(52)的自动增益控制采用前馈方式，第一窄带滤波器滤波(51)的输出由电阻R53耦合出一部分功率接第二RMS对数检波器(54)，第二RMS对数检波器(54)检出的模拟电压经AD转换并经数字处理后再控制第一自动增益控制器(52)完成增益调整。

6.根据权利要求1所述的VHF微波跳频电台接收机，其特征在于：所述的第二次变频电路(6)输出的是中频率信号，所述的中频信号由中频滤波和放大电路(7)处理，所述的中频滤波和放大电路(7)包括第二窄带滤波器(71)、第二自动增益控制器(72)和第二驱动放大器(75)；中频信号经由第二自动增益控制器(72)和第二驱动放大器(75)两级放大以后输出；

所述的第二自动增益控制器(72)采用前馈电路和反馈电路综合方式进行增益控制盒功率控制；所述的前馈电路在第二自动增益控制器(72)之前进行场强检测，所述的反馈电路在第二自动增益控制器(72)之后进行场强检测；

所述的前馈电路包括电阻R73和第三RMS对数检波器(74)；所述的第二次变频电路(6)输出的是中频率信号由电阻R73耦合出一部分功率接第三RMS对数检波器(74)；

所述的反馈电路包括电阻R76和第四RMS对数检波器(77)；所述的第二驱动放大器(75)输出的中频信号由电阻R76耦合出一部分功率接第四RMS对数检波器(77)；

第三RMS对数检波器(74)和第四RMS对数检波器(77)检出的模拟电压经AD转换送往CPLD处理器，经增益和功率算法计算后再经DA变换，进而控制第二自动增益控制器(72)完成增益和幅度的双重调整，同时实现AGC和ALC控制。

7.根据权利要求1至6中任一所述的VHF微波跳频电台接收机，其特征在于：还设置有在线监测模块进行温度检测、温度校准和电路状态监测。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及跳频电台接收机领域，特别涉及一种实现对大动态范围的VHF射频信号低噪声放大、频带滤波和下变频至中频等功能的VHF微波跳频电台接收机。

背景技术

无线电台是在无线电通信发展的早期即出现的即时通信设备，因其轻便、灵活、使用便捷等优点，是机动状态下保持通信联络的主要手段，成为动中通和野外通信的军民两用主流设备。早期的无线电台只能传输通话服务，进而发展了数据传输和动态视频交互能力，通信的模式也从点对点、定频话音通信发展为集群动态组网通信、跳频通信，电台的业务新需求对电台的高速数据传输、大动态工作能力、宽线性度、低噪声及频率捷变以及抗干扰等能力提出了极高的要求。

VHF超短波射频接收机的主要功能是对微弱有干扰的电信号进行滤波，滤除干扰信号，并经过信号放大和下变频等一系列措施，处理成中频信号，最终由数字电路完成解调。射频接收机主要有超外差接收机、低中频接收机、零中频接收机等结构。超外差接收机是目前使用最普遍的接收机，它采用一次或多次的下变频，将射频频率下变频为较低的中频频率，通过中频及本振频率的合理选择，采用滤波器滤除镜频频率以及各种组合干扰频率的。超外差形式的接收机因具有工作稳定、可靠、易于实现、性能优良等优点而被广泛使用。受发射机输出功率、通信距离、电磁扰动、环境噪声以及人为干扰影响，天线接收到的信号幅度常常有100dB以上的动态范围，为保证在如此大的动态范围接收机能够正常接收，需在射频链路中引入自动增益控制系统，能够低噪声的接收微弱信号同时还能够在大功率输入时保持电路的线性，可将射频信号大的动态范围压缩为20dB以下的中频动态范围，方便数字电路完成解调。

无线电台按工作频段主要分为短波电台和超短波电台，VHF电台主要工作于30～88MHz微波波段的超短波电台，以视距传播为主的方式通信。相比短波通信，VHF频率通信质量好、信道容量大、受昼夜和季节变化的影响小，通信稳定而被广泛应用。相对于UHF(100MHz以上)而言，VHF通信具有一定的绕射和地波传播特性，在中等起伏的野战环境中，其信号覆盖范围仍可达到几十公里，是地面通信及地空协同通信主要手段。超短波信道能够支持高速的数据传输，现役的战术超短波电台可传输16kbit\/s以上的数据，远远超过短波电台的数传能力。

为了提高超短波电台抗干扰能力，业界主要采取直接序列扩频和跳频这两种扩频技术。直接序列扩频具有频谱隐蔽性和保密性，但无法克服窄带干扰，因而超短波电台一般不采用直接扩频技术。跳频技术通过快速地变换工作频率，躲避干扰频谱的方法克服窄带干扰，与此同时，多个子网可采用正交跳频组网提高信道利用率，减小被敌方侦测的概率，因而在VHF通信中广泛采用跳频通信技术。随着技术的发展，VHF跳频电台的跳速越来越快，目前已达到每秒上千跳，因此对高速跳频滤波和跳频同步提出了高的要求。

目前，先进的超短波电台其工作频率覆盖30MHz～2000MHz，具有多射频通道，支持窄带和宽带通道同时工作的能力，跳频速率可达1000跳\/秒。电台的跳频技术进展迅猛，不仅跳速越来越高，并发展了自适应跳频、信号功率自适应、变速跳频等综合性的抗干扰技术。文献【1】(蔡朝锋.VHF超短波电台接收机的设计与实现.电子科技大学硕士学位论文，2018)提出的VHF超短波电台接收机具有较大的动态范围，并且开发了相应的接收机信道线性化技术、快速AGC(自动增益控制)技术、捷变低噪声频率合成器技术。实现的整机动态范围覆盖-120dBm～0dBm，最大幅度输入时信号压缩不超过1dB，频率捷变时间不超过200us，一本振相噪偏离主频谱2kHz处不大于-80dBc\/Hz，二本振偏离主频谱20kHz处不大于-120dBc\/Hz的技术性能。接收机整体技术性能满足需求，具备高速跳频能力、可满足多的移动电台节点动态组网，支持话音通信、数据传输及动态视频交互等多种形式及类型业务的方向发展。文献【2】(彭文渊.超短波电台U\/V信道模块的研究与实现.电子科技大学硕士学位论文，2018)介绍了一款抗干扰超短波电台信道模块，该模块包含接收机、发射机和频率综合器等子系统。模块的发射通道发射功率为10±1dBm，宽带发射宽带噪声小于-134dBm\/Hz，杂散抑制优于70dBc，ALC(稳幅)响应时间小于50us。接收通道噪声系数小于4.5dB，中频输出幅度为-5±5dBm，接收机动态范围超120dB。文献【3】(夏凯晖.短波信号接收机研究.南京理工大学硕士学位论文，2015.)设计了一款短波信号接收机，该接收机具有大动态处理能力、全频段采样、高速数据采集和传输等特点，并且采用了平衡放大和负反馈原理设计低噪声放大链路，采用高阶滤波器实现接收通道的高选择性。接收机中频采用高位数、高采样率的ADC，保证了采样的动态范围和精度，其高数据率采用万兆以太网传输。文献【4】(孙媛媛.某种超短波电台频率合成器的设计与实现.西安电子科技大学硕士学位论文，2015.)采用超外差式下变频、宽带大动态接收机、快速自动增益控制等技术实现大动态范围接收机，采用跳频体制实现抗干扰功能。文献设计了一款应用于抗干扰高速数据传输电台的频率合成器，一本振采用捷变的跳频频率源，频率范围154.8MHz～212.8MHz，跳频步进25kHz，使用小数分频锁相环方案，采用双路控制压控振荡器，平衡了相位噪声及锁定时间之间的矛盾，其相位噪声优于-105dBc\/Hz@1kHz，频率锁定时间小于130us。二本振的频率为124.416MHz，是一个固定点频，采用锁相环实现。该频率综合器满足电台性能指标要求，在结构、功耗等方面具有优势，具有较高的跳频速度和信号频谱纯度。

目前，超短波电台由于接收链路第一级放大器为低噪声放大器，具有较高的增益，饱和输出功率一般在20dBm量级，导致其输入的最大功率一般在0dBm附近，因而其接收动态范围一般为-120～0dBm；这样，业界现有的VHF接收机动态范围一般为-120～0dBm，超过0dBm将会使第一级放大器过载，进而产生非线性，影响系统使用。

另外，AGC锁定时间太长会导致其无法及时跟踪信号幅度的变化，锁定时间太短会导致其削平AM调制特征，即产生了反调制现象。因此AGC不适合应用于多种调制共存的通信制式，特别是AM(包含ASK)调制。这样，业界现有的VHF接收机普遍采用自动增益控制(AGC)实现动态范围的压缩，但AGC锁定时间不能太长也不能太短，环路带宽需要仔细调整，一旦调整完毕环路带宽将固定不变，实际使用过程中不能够根据调试方式实时调整。

实用新型内容

本实用新型针对目前超短波电台的上述缺陷，提供一种VHF微波跳频电台接收机，该超短波电台可实现对大动态范围的VHF射频信号低噪声放大、频带滤波和下变频至中频等功能。本实用新型应用频段为30～88MHz，噪声系数小于4dB，动态范围超过140dB，采用高速数字控制，可自适应地调整放大电路增益以适应输入信号的幅度变化，相比于传统的自动增益控制，具有高速锁定、不会陷入饱和等优点。

本实用新型为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种VHF微波跳频电台接收机，从射频接收天线开始，依次连接前置低噪声放大、增益调整电路；跳频滤波和驱动放大电路；第一次变频电路；一中频滤波和放大电路；第二次变频电路；中频滤波和放大电路；同时还集成有为所述的第一次变频电路和第二次变频电路提供本振频率信号的频率综合器；所述的跳频滤波和驱动放大电路采用两级级联形式，包括依次连接的第一级跳频滤波器和第二级跳频滤波器以及设置在第一级跳频滤波器和第二级跳频滤波器之间插入的一级15～20dB的驱动放大器。

本实用新型的VHF微波跳频电台接收机通过连续快速改变或用开关改变带通滤波器的全部或部分参数来达到跳频滤波器要实现滤波器中心频率的快速变换。

进一步的，上述的VHF微波跳频电台接收机中：在所述的前置低噪声放大、增益调整电路与天线之间还设置有前端高功率保护电路；所述的前端高功率保护电路包括限幅电路和频带滤波器；所述的限幅电路将天线接收的大信号限同幅以后接抑制带外的干扰信号的30～88MHz的频带滤波器。

进一步的，上述的VHF微波跳频电台接收机中：所述的限幅电路包括二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、齐纳二极管D10；天线分别接二极管D11的P极和二极管D14的N极，二极管D11的N极接二极管D12的N极、二极管D12的P极接地，二极管D14的P极接二极管D13的P极、二极管D13的N极接地，齐纳二极管D10的N极接二极管D11的N极和二极管D12的N极相连的公共端，齐纳二极管D10的P极接二极管D13的P极和二极管D14的P极相连的公共端。

进一步的，上述的VHF微波跳频电台接收机中：所述的前置低噪声放大、增益调整电路包括第一路30dB衰减器、第二路10dB衰减器、第三路20dB增益常的规驱动放大器、第30dB增益的低噪声放大器组成的四路放大、增益通道；设置在四路放大、增益通道前后的四选一射频开关；第一RMS对数检波器；电阻R21；AD转换器；

信号输入端采用电阻R21耦合出接第一RMS对数检波器，第一RMS对数检波器的输出接AD转换器后生成射频开关的控制信号，使其能够根据当前信号的幅度从四路放大、增益通道选通一路。

进一步的，上述的VHF微波跳频电台接收机中：所述的一中频滤波和放大电路设置在第一次变频电路后，包括第一窄带滤波器滤波、电阻R53、第二RMS对数检波器、一级自动增益控制器、第一驱动放大器；

由所述的第一次变频电路(4)输出的一中频信号经由第一窄带滤波器滤波滤波后经由第一自动增益控制器放大，再由第一驱动放大器放大输出；所述的第一自动增益控制器的自动增益控制采用前馈方式，第一窄带滤波器滤波的输出由电阻R53耦合出一部分功率接第二RMS对数检波器，第二RMS对数检波器检出的模拟电压经AD转换并经数字处理后再控制第一自动增益控制器完成增益调整。

进一步的，上述的VHF微波跳频电台接收机中：所述的第二次变频电路输出的是中频率信号，所述的中频信号由中频滤波和放大电路处理，所述的中频滤波和放大电路包括第二窄带滤波器、第二自动增益控制器和第二驱动放大器；中频信号经由第二自动增益控制器和第二驱动放大器两级放大以后输出；

所述的第二自动增益控制器采用前馈电路和反馈电路综合方式进行增益控制盒功率控制；所述的前馈电路在第二自动增益控制器之前进行场强检测，所述的反馈电路在第二自动增益控制器之后进行场强检测；

所述的前馈电路包括电阻R73和第三RMS对数检波器；所述的第二次变频电路输出的是中频率信号由电阻R73耦合出一部分功率接第三RMS对数检波器；

所述的反馈电路包括电阻R76和第四RMS对数检波器；所述的第二驱动放大器输出的中频信号由电阻R76耦合出一部分功率接第四RMS对数检波器；

第三RMS对数检波器和第四RMS对数检波器检出的模拟电压经AD转换送往CPLD处理器，经增益和功率算法计算后再经DA变换，进而控制第二自动增益控制器完成增益和幅度的双重调整，同时实现AGC和ALC控制。

进一步的，上述的VHF微波跳频电台接收机中：还设置有在线监测模块进行温度检测、温度校准和电路状态监测。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的说明。

附图说明

附图1是本实用新型实施例1的VHF射频接收机链路框图。

附图2为本实用新型实施例1高功率保护电路框图。

附图3为本实用新型实施例1前端大动态低噪声放大电路原理框图。

附图4为本实用新型实施例1跳频滤波和驱动放大框图。

附图5为本实用新型实施例1一中频滤波和放大电路框图。

附图6为本实用新型实施例1中频滤波和放大电路框图。

附图7为本实用新型实施例1数字控制部分设计框图。

具体实施方式

实施例1，本实施例设计电台接收机电路结构如图1所示，将30～88MHz的接收信号下变频至21.4MHz中频并放大输出。电路主要有：高功率保护电路1；前置低噪声放大、增益调整电路2；跳频滤波和驱动放大电路3；第一次变频电路4；一中频滤波和放大电路5；第二次变频电路6；中频滤波和放大电路6；同时还集成有频率综合器以及温度检测、温度校准、电路状态监测等在线监测功能。

本实施例中，高功率保护电路用于射频输入功率的限幅，保护后级电路不被烧毁。保护电路如图2所示，前端高功率保护电路1包括限幅电路和频带滤波器15；限幅电路将天线接收的大信号限同幅以后接抑制带外的干扰信号的30～88MHz的频带滤波器15。具体的限幅电路如图2所示，包括二极管D11、二极管D12、二极管D13、二极管D14、齐纳二极管D10；天线分别接二极管D11的P极和二极管D14的N极，二极管D11的N极接二极管D12的N极、二极管D12的P极接地，二极管D14的P极接二极管D13的P极、二极管D13的N极接地，齐纳二极管D10的N极接二极管D11的N极和二极管D12的N极相连的公共端，齐纳二极管D10的P极接二极管D13的P极和二极管D14的P极相连的公共端。

本实施例中，限幅电路采用四个肖特基二极管和一个齐纳二极管，当有大信号输入，信号运行为正半周时二极管D11和二极管D13导通，齐纳二极管D10发生反向击穿，因而形成对地通路；信号运行为负半周时，二极管D12和二极管D14导通，齐纳二极管D10同样发生反向击穿，因而形成对地通路，这样消减了主路的信号幅度。强信号通过之后，齐纳二极管D10迅速截止，当输入信号为小信号时，由于对地电压较小，信号无论正负半轴均无法击穿齐纳二极管D10，此时对地为断路，不影响主路信号传输。该限幅电路可将输入端40dBm大功率信号消减至25dBm，限幅电路之后为30～88MHz的频带滤波器15，用于抑制带外的干扰信号。

本实施例中，接收链路第一级放大器采用多路放大网络是前置低噪声放大、增益调整电路2，如图3所示，该电路包括第一路30dB衰减器24、第二路10dB衰减器25、第三路20dB增益常的规驱动放大器26、第30dB增益的低噪声放大器27组成的四路放大、增益通道；设置在四路放大、增益通道前后的四选一射频开关23；第一RMS对数检波器22；电阻R21；AD转换器。信号输入端采用电阻R21耦合出接第一RMS对数检波器22，第一RMS对数检波器22的输出接AD转换器后生成射频开关23的控制信号，使其能够根据当前信号的幅度从四路放大、增益通道选通一路。

如图2所示。当输入信号功率位于-10～20dBm区间时，信号选通第一路30dB衰减器24；当输入信号功率位于-30～-10dBm区间时，信号选通第二路10dB衰减器25；当输入信号功率位于-60～-30dBm区间时，信号选通第三路20dB增益放大器26，该路采用常规驱动放大器即可，无需使用低噪声放大器；当输入信号功率位于-120～-60dBm区间时，信号选通第四路即30dB增益的低噪声放大器27。信号输入端采用400欧姆电阻R21耦合出一定射频功率进行场强检测。使用较大的电阻是为了降低主路的损耗，以免影响噪声系数。场强检测采用第一RMS对数检波器22实现，检出的模拟电压经AD转换并经数字处理后生成射频开关23的控制信号，使其能够根据当前信号的幅度进行电路选通，完成前级的信号的功率处理。经过本级电路处理之后，最小输入信号放大为-90dBm，最大输入信号衰减为-10dBm，动态范围由最初的140dB缩减为80dB。

如图4所示，跳频滤波和驱动放大电路3采用两级级联形式，包括依次连接的第一级跳频滤波器31和第二级跳频滤波器33以及设置在第一级跳频滤波器31和第二级跳频滤波器33之间插入的一级15～20dB的驱动放大器32。

VHF射频接收机前端的关键部分在于大动态范围低噪声放大器和跳频滤波器。跳频滤波器要实现滤波器中心频率的快速变换，核心是通过连续快速改变或用开关改变带通滤波器的全部或部分参数来达到的，本实用新型选定数字调谐式滤波器方案。单级跳频滤波器在3％带外抑制25～30dB，为保证50dB的带外抑制，需采用两级级联形式。由于跳频滤波器插损较大，同时后级变频器的损耗也较大，为保证系统的噪声系数，在两级跳频滤波器中间插入一级15～20dB的驱动放大器。

本实施例的第一级变频采用高本振上变频方案，第一次变频电路4电路将30～88MHz上变频至270MHz，一本振频率范围是300～358MHz，镜频频率范围是570～628MHz，频带30～88MHz的滤波器很容易将镜频频率滤除。

一中频滤波和放大电路5设置在第一次变频电路4后，如图5所示，包括第一窄带滤波器滤波51、电阻R53、第二RMS对数检波器54、一级自动增益控制器52、第一驱动放大器53；

由第一次变频电路4输出的270MHz的一中频信号经由第一窄带滤波器滤波51滤波后经由第一自动增益控制器52放大，再由第一驱动放大器53放大输出；第一自动增益控制器52的自动增益控制采用前馈方式，第一窄带滤波器滤波51的输出由电阻R53耦合出一部分功率接第二RMS对数检波器54，第二RMS对数检波器54检出的模拟电压经AD转换并经数字处理后再控制第一自动增益控制器52完成增益调整。

经一本振上变频后的信号270MHz称为一中频，变频后首先应经第一窄带滤波器51滤波，滤除射频泄露和本振泄露以及其他的高阶混频成分。第一窄带滤波器51之后安排一级自动增益控制就第一自动增益控制器52，其动态范围为40dB。第一自动增益控制器52的自动增益控制采用前馈方式，首先由400欧姆电阻R53耦合出一部分功率进行场强检测，场强检测采用第二RMS对数检波器54实现，检出的模拟电压经AD转换并经数字处理后再控制可变增益放大器完成增益调整，自动增益后级在级联第一驱动放大器51，保证链路总体增益。经过本电路模块后动态范围由80dB缩减为40dB。

实现第二级变频的第二次变频电路6是下变频，也采用高本振方案，将270MHz一中频下变频至中频21.4MHz，二本振频率为291.4MHz，镜频频率为312.8MHz，利用窄带滤波器很容易将其滤除。

中频滤波和放大电路7与一中频滤波和放大电路5相似，只是其第二自动增益控制器72的控制方式不同，如图6所示，与一中频滤波和放大电路5一样中频滤波和放大电路7包括第二窄带滤波器71、第二自动增益控制器72和第二驱动放大器75；中频信号经由第二自动增益控制器72和第二驱动放大器75两级放大以后输出。

不同的是第二自动增益控制器72采用前馈电路和反馈电路综合方式进行增益控制盒功率控制；前馈电路在第二自动增益控制器72之前进行场强检测，反馈电路在第二自动增益控制器72之后进行场强检测；前馈电路包括电阻R73和第三RMS对数检波器74；第二次变频电路6输出的是中频率信号由电阻R73耦合出一部分功率接第三RMS对数检波器74；反馈电路包括电阻R76和第四RMS对数检波器77；第二驱动放大器75输出的中频信号由电阻R76耦合出一部分功率接第四RMS对数检波器77；第三RMS对数检波器74和第四RMS对数检波器77检出的模拟电压经AD转换送往CPLD处理器，经增益和功率算法计算后再经DA变换，进而控制第二自动增益控制器72完成增益和幅度的双重调整，同时实现AGC和ALC控制。

具体的，中频滤波和放大电路如图6所示，21.4MHz的中频频率首先应经第二窄带滤波器71滤波，滤除射频泄露和本振泄露以及其他的高阶混频成分。滤波器之后安排一级自动增益控制，其动态范围为30dB，自动增益控制采用前馈和反馈综合方式进行增益控制盒功率控制。前馈在可变增益放大器之前进行场强检测，而反馈在可变增益放大器之后进行场强检测，场强检测均由RMS对数检波器实现，检出的模拟电压经AD转换送往CPLD处理器，经增益和功率算法计算后再经DA变换，进而控制可变增益放大器完成增益和幅度的双重调整，同时实现AGC和ALC控制功能。经过本电路模块后动态范围由40dB缩减为10dB，最终的中频输出功率范围控制在-5～5dBm，便于数字处理模块对其进行解调。

VHF接收机的场强检测、射频开关控制以及增益控制等功能均由CPLD实现。链路中共有四处场强检测，对数检波器输出的模拟电压经AD转换后送给CPLD处理，计算后生成射频开关的控制信号(通用IO)和可变增益放大器的控制信号(模拟电压，由CPLD驱动DA变换实现)，同时跳频滤波器的地址控制也由CPLD的通用IO驱动。数字控制部分设计框图如图7所示。

各级本振由锁相环(PLL)生成，本实施例中使用具有双路输出特征的锁相环芯片，每个芯片可独立输出两路本振信号。扫频频率源锁定时间小于100us，锁相环均参考100MHz外供晶振信号。

本实施例中VHF接收机采用供电电压为9-18V，由供电管理组件实现个功能电路的电压转换，为保障供电的效率，选择具备高效和大电流的DCDC稳压电路，以及具备高的共模抑制比的LDO线性稳压器。为降低模块内电磁干扰，电源采用分模块供电，即射频电路和数字处理组件分别供电模式。电路具有温度监测功能，能够实时反馈当前工作温度，并对各个温度进行增益温度校准，以达到较高的温度稳定性。模块功能检测电路同时还可监视各电源、频率源以及数字电路的工作状态，方便用户把握系统当前状态。

1～40GHz全波段信标接收机设计方法与普通的射频接收机类似，均采用单级或多级下变频方式将射频频率降低至中频频率，其中涉及的电路模块包含低噪声放大器、多级下变频、分段滤波以及频率综合器等电路模块，集成了射频、微电子、模拟电路和数字电路等电路技术。

本实施例中，考虑结构的散热和小型化要求，结构采用一体化盒体设计，射频、中频和数字处理电路采用集总元件搭建，其中电源和数字电路采用一块主印制板实现，通过排针实现对模拟电路的供电和控制。信标接收机盒体采用耐腐蚀性好的金属材料，选用不长霉菌、耐老化的非金属材料，整机采取水密密封三防设计，外表面采用丙烯酸漆和聚氨脂漆防护涂覆，提高产品的防水、防潮、防盐雾、防霉菌、防腐蚀等环境适应性能力。为保证模块的电磁兼容性能，电路内部对射频以及开关电路等干扰源进行有效屏蔽，对模块接缝处使用电磁密封衬垫等措施，满足系统的屏蔽要求。

本实施例所设计电台接收机具有以下特征：(1)高增益，能够将最低的-120dBm的微弱信号放大到-20dBm；(2)高动态范围，能够最大接收20dBm的信号，且电路压缩不超过1dB；(3)高选择性，采用频带滤波器、镜频滤波器、跳频滤波器等组合滤除带外信号，从噪声和干扰提取有用信号；(4)全数字高速控制，能够高速、无惯性的实现自动增益控制。

本实施例的VHF微波跳频电台接收机,可实现对大动态范围的VHF射频信号的低噪声接收和下变频。本实用新型应用频段为30～88MHz，噪声系数小于4dB，动态范围超过140dB，输出中频功率为-5～5dBm。电路控制部分采用高速数字芯片，可自适应地调整放大电路增益以适应输入信号的幅度变化，相比于传统的自动增益控制，具有高速锁定、不会陷入饱和等优点。本实用新型具有结构紧凑、小型化、成本低等特点，广泛地应用在抢险救灾、新闻采访、科考探险、公安和军事等应急和特殊通信等领域，具有更广泛的应用前景。

设计图

一种VHF微波跳频电台接收机论文和设计

一种VHF微波跳频电台接收机论文和设计-卜景鹏

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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