寬帶接收設備組合干擾的一種解決方法

　　寬帶接收設備組合干擾的一種解決方法

　　摘要通過對通信系統中信道部分產生組合干擾原理的分析，提出一種工程化解決系統組合干擾的設計方法，并詳細介紹了解決系統組合干擾的實現方法。

　　關鍵詞組合干擾;軟件無線電;混頻器;抗干擾設計;EMI

　　1概述

　　隨著軟件無線電技術、嵌入式軟件在電子技術中的應用，采用中頻數字化技術可以在不改變信號處理硬件配置的前提條件下，通過加載不同的軟件，即可實現新的系統功能，實現了寬帶多模式接收系統。

　　一般在系統中，接收信道部分采用傳統超外差式接收信道，電路型式有微波電路、模擬電路、數字電路，信道部分是一種變頻系統，變頻系統需要本振源，在產生所需要本振源的同時，也會產生若干不需要的諧波和雜波，如果中頻頻率選擇不當，接收信道會產生組合干擾，對此本文不做過多的論述。

　　接收信號頻率分布越寬，接收機內頻率構成越復雜，整機的電磁環境非常復雜，是寬帶接收設備組需要面臨的問題，當設備工作時多個時鐘源在振蕩，同時還有高速的數字信號在傳輸，即使接收信道本身不會產生組合干擾，但在系統中還是可能會產生干擾，系統的干擾問題成為寬帶多模式接收設備不能忽視的一個問題。

　　本文將通過分析產生干擾的原因，提出一種接收機抗干擾設計的方法。

　　2系統干擾產生的原理

　　隨著軟件無線電技術的發展，FPGA和DSP等超大規模電路在接口控制和信號處理的應用，處理速度也越來越快，FPGA和DSP使用的時鐘頻率也越來越高，由于時鐘信號為方波信號，時鐘信號的諧波是非常豐富的，通過輻射和傳導途徑對系統產生的干擾不容忽視。

　　混頻器是實現頻譜搬移的非線性電路，混頻器中的半導體工作在非線性工作狀態，當輸入信號和本振信號加到混頻器后，經過混頻后，不僅含有直流分量、輸入信號頻率、本振頻率等成分，而且還含有輸入信號頻率、時鐘信號及其諧波、本振頻率各次諧波分量等信號混頻后產生的差頻信號，在這些頻率分量中只有輸入信號頻率、本振頻率產生的差頻或和頻信號是有用信號，其他信號都可視為是干擾信號，可通過輻射和傳導途徑在系統中傳播，對系統產生干擾。

　　接收信道一般通過采用混頻的方式來實現信號頻譜的搬移，有超內差和超外差方式，我們以超內差方案為例，接收頻率fs與是本振頻率fLO通過混頻產生的fIF是有用信號(fIF是選定的中頻頻率，fIF=fs-fLO)，除此頻率分量之外，其他頻率分量都可認為是干擾信號，當輸入信號頻率、時鐘信號及其諧波、本振頻率各次諧波分量等信號組合后產生的某些頻率分量，其頻率接近或等于中頻時，它們都能通過中頻濾波器進入中頻放大器，并與有用信號一起傳輸放大，產生假中頻，在軟件或硬件解調時，干擾信號的產生假中頻將對有用信號形成嚴重的影響。

　　系統的電磁環境非常復雜，設備工作的時鐘信號、高速的數字信號，其前沿很陡，幅度大、頻譜非常豐富，當這些信號進入接收信道的混頻器時，很容易使接收信道產生干擾，造成干擾，使系統失去或降低功能。

　　由此可見，系統的組合干擾主要表現在控制單元、信號處理單元的時鐘和高速數字信號傳輸帶來干擾，使系統產生干擾。

　　3設計方案和實現

　　在接收通道的設計過程中，主要從以下幾方面入手：電源的處理;增加了中頻控制電路來避過干擾源;印制板的設計。

　　3.1 電源的處理

　　在電源線上和信號線上采取濾波來減小信號的串擾，主要通過去耦電容和在電源上增加EMI濾波來實現。

　　對電路中有源器件的電源選擇合適的去耦電容，減小地線上產生的串擾干擾進入有源器件，放大了干擾信號后通過混頻產生干擾。

　　電源上增加的EMI濾波器是一種印制版安裝的EMI濾波器，對10 MHz以上的信號有30dB以上的衰減，從而減小干擾信號通過傳導的方式干擾系統。

　　3.2 增加了中頻控制電路來避過干擾源

　　增加了中頻控制電路來避過干擾源是本次設計的重點，主要是設計一個中頻選擇電路，當不出現干擾波道時選擇接收機的第一中頻為IF1A，當出現干擾波道時選擇接收機的第一中頻為IF1B。

　　中頻的選擇受控制單元的控制，中頻選擇電路的原理框圖見下圖。

　　中頻選擇的實現原理：為了充分利用接收信道現有的資源，在保持一本振、二本振電路不變的基礎上選擇了第一中頻的頻率為IF1A、IF1B(IF1A+2IF= IF1B)，一本振的最高頻率為FS，現有頻率合成的覆蓋可以達到(FS-IF1B)以上，能滿足接收信道一本振的要求。

　　當系統工作在模式1的干擾波道時，控制單元的中頻選擇開關輸出一個低電平，同時輸出頻率代碼使接收信道的頻率合成鎖定在(FS-IF1B)上，此時一混頻輸出的中頻為IF1A MHz，經過中頻選擇電路后，再與二本振FLO2混頻，輸出二中頻IF2，經放大后輸出。

　　開關電路的選擇：開關選用了Hittite公司的單刀雙擲開關HMC194MS8，其特點是單個開關衰減小僅0.5dB、隔離度高可達50dB，能夠滿足電路隔離的需求。

　　兩個開關受控制單元的控制，同時動作，保證中頻選擇的正確性。

　　3.3 印制板的設計

　　電路布局上充分考慮整個信號源流向，主要防止接收信道的后級強信號返回到接收機前級形成干擾和帶來的工作不穩定，盡量降低信號之間的反串、互串，重新設計大面積接地，改變了元件面的接地方式，規范信號流向。

　　加強混頻器的屏蔽，阻斷干擾源通過輻射的方式進入混頻器，從而產生干擾。

　　將數字地、模擬地嚴格分開，而不是通過大面積鋪地，因此在電源更改的基礎上，將印制板的數字地、模擬地嚴格分開，數字地、模擬地之間通過EMI濾波器連接，并將電源線、信號線分布在不同層，通過大面積地屏蔽。

　　4結束語

　　本文所設計的寬帶接收設備組合干擾的解決方法，電路設計簡潔，實用性強，該電路已成功應運于某型設備中，取得了良好的效果。

　　參考文獻

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