短波中频数字化平台中射频电路的设计与实现

文｜王洋 张志强

一、引言

基于现代化技术构建的可编程硬件平台具有开放性特点，能够对不同软件进行加载，完成通信功能、信号波形等设置工作。在操作过程中，离不开设置软件的支撑。但由于我国在软件无线电方面起步较晚，所以在设计射频电路方面依然存在诸多问题，主要体现在接收选择灵敏度不高、采用数字化电路无法实现信道分离目标、A/D转换阶段信噪比恶化等方面，对此，本文将在现有理论基础和实践经验基础上，将射频电路引入中频数字化平台，以此来实现短波接收功能。

二、接收电路设计

（一）混频前端接收电路设计

混频器前端的电路设计是接收电路设计中的重要环节，需要设计人员合理处理短波射频信号的滤波，并在确保电路通畅的情况下，将可控衰减电路接入其中，达到拓展电路范围的最终目标。

滤波器单元接收的信号在经过限幅器后，会通过继电器进入通道，而后完成信号处理工作。射频信号经过滤波器及衰减网络后，能够进入混频器，从而完成混频工作。在电压控制下，衰减网络的衰减量能够得到有效控制，最大能够达到25dB左右。

（二）混频电路设计

RF信号在经过射频前端电路处理后，会进入限幅保护器，而后输入混频器与震荡信号混频，在此基础上会产生IF信号。在本次设计中，采用的电路接收方案为高中频超外差式方案。混频后的电路会产生中频信号，其频率为70MHz，该频率与短波接收信号相比，至少高出2.3倍，降低交调干扰进入中频频带的几率，有利于提高接收电路稳定运行水平。其原理图如图1所示。

图1 混频器电路图

（三）低噪声中频放大电路设计

设计人员结合设计方案进行分析，应重视提高电路灵敏度，这就需要合理选择低噪声放大器和滤波器。本次设计选择的放大器型号为HE387E，就是中频信号进入放大器后能够放大信号，而后经过通道宽带为10KHz、中心频率为70MHz的滤波器后，能够将杂波分量有效滤除。

三、发射电路原理设计

（一）发中频放大器设计

设计人员要结合发信道设计方案，对处理平台处理完毕的中频信号进行放大，其放大原理图如图2所示。该电路图组成结构复杂，将电阻R71和R66接入发射极，在一定程度上提高了晶体管阻抗能力，优化了非线性，为了达到放大器增益效果，需要在基极和集电极安装负反馈电路，从根源上规避自激问题。滤波电路的主要作用是滤除IF信号的高次谐波，射随器的主要作用是达到抗组变换效果。

图2 发中频放大原理图

（二）自检电路设计

为了提高产品测试能力，需要在设计过程中将收发自检电路加入射频电路中，以此来对电路运行状况进行自动检测，并解释发出检测信号。设计原理如图3所示。该电路主要由二极管组成，通过发射频输出激励信号，能够完成检波工作，通过放大器对直流信号进行放大后，将其传入比较器，而后输出电压指示信号，在此基础上判断是否满足接口要求，从而分析射频电路运行状况和收发通道工作状况，如果存在故障，会及时发出指示信号，督促技术人员处理。

图3 自检电路原理图

（三）收发转换电路设计

由于本文设计的射频电路在运行过程中主要采用双工工作方式，所以需要确保收、发信道在电路处理时相互独立，为了实现这一目标，可以通过转换电路随意切换收、发信道状态，本次设计主要采用8V电实现信道切换工作，如图4所示。对电路图进行分析可以看出，在电路处于收状态时，发通道的8V电会经过继电器接地，此时发通道会处于不工作状态。如果电路处于发状态，收通道的8V电经过继电器接地，此时收通道会处于不工作状态。

图4 收发信道转换电路图

（四）收末级放大电路设计

中频信号在经过中频放大器和滤波器后，为了满足中频接口要求，达到标准的幅度指标，需要在信号接收前，使用晶体管设计放大电路，本次设计主要采用NPN硅，和BFR93晶体管。该电路在分压偏置电路反馈电流的基础上，能够更好地适应环境变化。放大器在运行过程中，可以在允许范围内随意变动。另外，射频电路的接收信道输出的信号能够为数字化处理平台处理接收功能模块提供准确依据。

五、结语

综上所述，软件无线电技术不断优化和升级，为AD转换芯研发、创新奠定了良好基础，在这一背景下，射频数字接收机的灵敏度也会得到一定提升。为了达到这一目标，需要合理设计射频电路，通过优化A/D转换电路，提高电磁兼容性，确保射频电路稳定运行。在本次设计中，主要对发射电路和接收电路进行深入研究，主要目标是解决收发转换过程中产生的瞬时冲击问题，改善信号通道平坦度，增强射频电路可靠水平和可生产性，切实弥补射频电路设计中存在的薄弱之处，控制潜在问题和隐患。