关于收发信机的研制综述

冯海娟

【摘 要】微波收发信机是基础天馈线系统，是用来接收、发射微波信号的设备。文章阐述了一种收发信机的设计过程，说明了这种设备在实际应用中的重要性。收发信机在现代化的装备中起着举足轻重的作用，需要科研人员继续努力，不畏艰难，设计更加先进、更加有竞争力的装备，满足国家民用军用科技的需求。

【关键词】收发信机;科技;设计

【中图分类号】TN927.2 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）03-0032-03

0 引言

微波收发信机可用于微波链路的中继站或终端站。微波发信机将具有基带电平的基带信号转变为大功率的射频信号，信号主信道由调制器、中频放大器、上变频器和功率放大器组成。基带信号的调制一般在中频进行，模拟微波一般采用调频制;数字微波一般采用移相键控或多元正交调幅制。中频放大器提供足够大的混频激励信号，功率放大器将信号放大到需要的功率[1]。

微波收信机是将携带有基带信号的射频信号转变为具有标称基带电平的基带信号，主信号由低噪声放大器、下变频器，中频放大器、解调器组成，低噪声放大器将接收的微弱射频信号进行放大，保证输入混频器的射频信号功率足够大，本振输出后需要加放大器，保证混频器输入端有足够的激励，使混频器正常工作，保证射频信号和本振信号混频后的中频输出信号有足够大的功率。中频放大器将混频后的中频信号再放大，要求中频放大器的前级用低噪声的放大器，放大后的中频信号经过解调器将信号还原为具有标称基带电平的基带信号。

本文以某收发信机为例，具体阐述收发信机在科研及生产上的研制过程。

1 某收发信机的研制任务书

某收发信机的研制要求：收发信机同时具有发射和接收功能，可通过开关控制接收和发射的切换。发射为一段带宽为110 MHz的射频信号，发射大功率要求≥31.8 dBm，小功率要求≥-5 dBm，接收为一个点频，通过变频器变为中频，要求中频输出功率为0 dBm，谐波抑制为30 dBc。发射频率为XX-XX;带宽为110 MHz;输出功率为31.8 dBm;输出小功率为-5 dBm;大功率电流为1.7 A，小功率电流为0.7 A;谐波抑制为50 dBc;接收抑制为30 dBc。

2 方案设计

接到研制任务书后，分析客户提供的指标，制订研制方案。根据指标制定研制方案框图如图1所示。

图1为本产品设计基本思路。

首先，发射部分射频信号是由锁相环、晶振、单片机提供的，经过可调衰减器调节功率的大小，再经过功率放大器放大射频信号，由低通滤波器滤掉谐杂波，经过开关选择后输出。

其次，接收部分接收一个点频信号，经过低噪声放大器放大后再经过带通滤波器滤除谐波杂波，信号输入混频器，本振信号由锁相环、晶振、单片机提供，经过放大器之后输入混频器，接收的信号和本振信号通过混频器混频后，输出一个中频信号，再经过低通滤波器滤除谐杂波，输出给客户的接收端口。

3 选型选材

3.1 器件选型

（1）开关选用SKYWORKS公司生产的SKY13374-397LF，隔离度为22～34 dB，插损为0.35～0.8 dB，功率为33.01 dBm。

（2）发射的锁相环选TI公司的LMX2541SQ2380E，内部有VCO，频率范围为2 200～2 530 MHz。

（3）数控衰减器选Peregrine公司的Pe43711，步进为0.25 dB、0.5 dB、1 dB，最大衰减为31.75 dB。

（4）功率放大器选RFMD公司的RFPA2026，频率为700 MHz～2.7 GHz，输出功率为33 dBm。

（5）发射低通滤波器为电感电容组成的LC滤波器。

（6）接收的锁相环选用Silicon公司的SI4133，它的输出有2个频率范围，选用RF1∶900 MHz～1.8 GHz。

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

（8）接收低噪声放大器选用AVAGO公司的AST54S，噪声系数为0.4 dB，增益为19 dB，功率为18 dBm。

（9）混频器选用ADI公司的HMC213MS8E。

（10）混频后的低通滤波器选用MINI公司的LFCN-400。

3.2 板材选型

板材选用介电常数为4.6的FR-4环氧板，环氧板是一种绝缘材料，有较高的机械性能和介电性能，较好的耐热性和耐潮性，可以在潮湿的环境中工作，并具有良好的机械加工性，被广泛应用于电子产品中[2]。

由于本产品要求抗振动、抗冲击，所以选用环氧板作为基材。其他类似产品已多次选用这种材料的板材，能够经受住客户所要求的振动量级，可选用FR-4作为电路板基材。

3.3 盒体选型

盒体选用防锈铝，表面导电氧化，这种材料具有优良的耐腐蚀性，同时具有高塑性、低强度、易于加工成型，并具有良好的光泽和低温性能。

4 部件仿真

本产品发射链路上输出端使用的是低通滤波器，它是由电感电容组成的，需要用软件进行仿真，使用ADS2009软件完成仿真，仿真结果如图2所示。

从图2中可知，带内损耗为0.1 dB左右，回波损耗为-15 dB，可以满足指标需求，原理图中其他的滤波器均选择滤波器厂家提供的有封装滤波器。

5 PCB原理图

在Altium Designer中新建一个原理图工程，锁相环、放大器、开关、电源等各部分单独建立原理图，各部分原理图设计好之后，将它们关联在一起。图3为电源部分原理图示例。

原理图画好后，就可以直接导入PCB图，刚导入PCB时，元器件摆放比较无规则，需要手动将各种器件按照给定的电路板边界框图摆放入合适的位置，元器件摆放好之后再放置信号线、电源线等，将元器件连接好，最后在板图上自动铺地，电路板PCB图完成后使用电路检验功能，检查电路是否有短路、断路等问题，这样完整的电路板就设计好了。

6 验证

以上是设计某收发信机的基本步骤，电路板设计完成后，将电路板加工图发给电路板加工厂家，电路板加工好后，由装配人员将电路板装配好，再由机装人员将电路板装入盒体，经过检验后方可进入调试环节进行调试。由调试人员根据调试细则进行调试，验证电路的性能是否达到指标要求，如果达到要求，说明电路设计成功。如果达不到指标要求，则需要查找问题[3]。

7 结语

在当前航空通信突飞猛进的时代，从无人机、歼击机到大型的专业飞机，装备的电子设备的种类和数量在成倍地增长，短波、超短波、L波段、卫星通信等各个频段的通信设备、导航设备、敌我识别设备、侦查设备等均在各类平台上装备，所以现在越来越多的产品需要综合化、小型化以节省空间。本文设计的收发信机就是一款综合化的设备，适用于客户所要求的应用平台。

本文主要讲述了一种收发信机的设计过程，同时说明了这种设备在实际应用中的重要性。收发信机在现代化的装备中起着举足轻重的作用，需要科研人员继续努力，不畏艰难，设计更加先进、更加有竞争力的装备，满足国家民用军用科技的需求。

参 考 文 献

[1]郭香华，贾宝富，杨赤如.四分之一波长短截线超宽带滤波器的设计[J].微波学报，2008（S1）：153-156.

[2]Qizheng Gu.无线通信中的射频收发系统设计[M].北京：清华大学出版社，2016.

[3]拉帕波特.无线通信原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2009.