宽带数字接收机动态范围的扩展方法

杨东狮

摘要：目前，宽带数字接收机系统能力的主要指标就是动态范围。本文对宽带数字接收机动态范围中存在的问题进行了深入研究，并以此为依据，提出了相应的解决对策，具有重要意义。

【关键词】宽带数字接收机 动态范围 问题解决对策

1 当前宽带数字接收机动态范围中存在的问题

1.1 ldB压缩点不匹配

通过对宽带数字接收机动态范围的上限进行分析后发现，在当前的电子接收系统内，ADC前射频通道的输出ldB压缩点范围为10-15 dBm以上，假如末级选用一些中功率放大器或者驱动放大器，则ldB压缩点能够达到约20dBm。

1.2 射频杂散偏大

通过对宽带数字接收机动态范围的下限进行分析后发现，通过进行一些非线性处理后，包括混频、放大等，射頻信号经常会将非预期信号引入，在多信号条件中，有时会出现互调信号，在互调信号比ADC的最小可检测信号大时，便极易会导致系统出现虚警。另外，在数字处理方面，因为选用了匹配处理算法，所以能够有效降低系统可检测的信号下限，进而这便对射频通道性能提出越来越越高的要求，但是器件性能在极大程度上又对射频通道性能具有限制作用。

1.3 射频通道的波动偏大

针对宽带数字接收机来说，因为不同器件具有自身的特性，所以要想在不同频率中，获取一样的幅度响应特性，几乎是不可能的。因为不同频率的插损、增益是不同的，所以在射频中便会出现两个动态影响因素，即频带内波动、射频波动。其中，中频带内波动，就是指在中频输出带中的增益平坦度，假如在中频带中，树立处理选用的检测门限是相同的，则动态常常会遭受损失；射频波动，就是指在全部射频频段中的增益平坦度，通过增益，能够对这部分进行相应的调整。

1.4 ADC高频响应的特性不够好

从某种程度来说，ADC的频响特性会对射频链路的最后一个环节产生约束作用。在当前接收体制条件下，因为难以抑制倍频程内信号谐波，所以接收机常常会选用变频通道，以进行中频采样。因受ADC频响的固有特性的影响，第一奈奎斯特区域高于高频动态指标，即大大降低了ADC的无杂散动态范围。

2 宽带数字接收机动态范围的扩展方法

2.1 射频通道波动偏大的解决对策

2.1.1 有效控制射频波动

在射频链路不同级组成部分中的驻波、带内波动，决定了带内波动。而在带内各频段中，滤波器和宽带放大器芯片的插损、增益是不同的，进而会导致带内出现波动现象，假如各级组成电路没有做好匹配，则射频信号便会出现反射现象，带内波动还会出现恶化现象。所以，通过有效控制射频波动，能够对各级之间的匹配进行有效调节，对波动的幅值进行有效减小。

2.1.2 数字灵活门限

因为射频波动是无法避免的，所以简单的带内单一检测门限，不利于动态。基于此，在数字方面，宜设在灵活的门限，其中，该门限的趋势应和射频波动保持一致，进而有助于全部带内动态的一致性，能够对现有的数字动态能力进行最大化的运用。

2.2 射频杂散偏大的解决对策

2.2.1 射频杂散的抑制对策

根据变频方案，对交调在带外进行选择控制，对频率源杂散进行有效控制，对链路增益进行合理设置，以保证工作不会向非线性区进行进入，最终能够从源头上，有效抑制射频杂散的出现。另外，如果出现射频杂散后，为将射频杂散予以消除，应选用一些有效的对消措施。

2.2.2 运用光子射频变频技术

所谓光子射频变频技术，就是指通过对光电探测器的平方率检波特性进行充分运用，对本振光信号、射频之间的混频予以完成，通过利用光子滤波器，将电光调制器的非线性效应予以滤除，便能够使高交调抑制的光子射频变频得以实现。目前，针对光子射频变频技术，国外发达国家己对其进行了大量深入研究，且获取不少成果，例如，Chaser研究项目.主要通过运用微波光子变频技术，以对一种动态大、超宽带、灵敏度高的接收系统进行研发。和当前现有的典型接收机相比，本项目的很多指标值都有显著的上升，包括功耗、体积、工作带宽、噪声系数、工作频率等，尤其是动态、瞬时带宽的变化是非常显著的。资源对变频的交调抑制进行有效提高，将ldB压缩点进行输入，才能够有助于大动态的光子射频变频的顺利实现。在调制本振信号、射频至光载波过程中国，能够产生光子射频变频的交调分量，出现非线性效应。因此只有将在调制过程中出现的谐波分量进校园滤除，才能够对光子射频变频的交调抑制进行有效提升。通过采用多种方法，能够对光子射频变频链路的输入ldB压缩点进行有效提高，如对光链路噪声进行降低、对光电转换效率进行提高等，通过采用以上两种方法，并以此为入手点，针对在调制过程中出现的谐波分量，通过运用光子滤波器，能够有效将其滤除。另外，通过使用相干探测技术，对光电转换效率进行提升，对光链路的噪声系数进行降低，能够对匹配射频前端增益进行有效降低，同时能够使链路的输入ldB压缩点得以有效降低。针对以上变频方式，主要就是调制本振信号至光载波上，通过进行光子滤波以后，对本振阶高边带进行选择，通过利用调制器，有效调制射频信号至本振一阶高边带上，通过利用光子滤波，将需要的本振调制信号、射频信号选择出来，运用由功分器，以促使相干探测的顺利实现，在光电探测器内，对两个信号的拍频进行完成，产生变频，最后利用中频滤波器，将中频信号予以滤出。

3 小结

本文对宽带数字接收机动态范围遭受限制的原因进行了深入分析，并以此为依据，提出一些解决对策。其中，每一种解决对策均具有自身的优点，不过也存在一定的不足和缺陷。在今后的进一步研究中，笔者将会尝试有机结合多种不同方式，以有效扩展宽带数字接收机的动态范围。

参考文献

[1]马锐捷，宽带数字通信接收技术探讨[J].信息通信，2014 （07）.

[2]陈大海，郑立岗，吕幼新，一种高效宽带数字接收机设计技术[J].电讯技术，2017 （05）.

[3]吴兵，李武建，一种基于频分复用信号的宽带数字收发设计[J].电子设计工程，2015 （08）.

[4]王宏伟，赵国庆，王玉军，鲍丹，一种宽带数字信道化接收机[J].西安电子科技大学学报，2016 （03）.