直接變頻接收機(jī)設(shè)計(jì)中的相關(guān)問(wèn)題
出處:ECU 發(fā)布于:2009-01-18 10:08:10
近幾年來(lái),在不少主流技術(shù)期刊上發(fā)表了大量關(guān)于直接變頻無(wú)線電接收機(jī)設(shè)計(jì)的文章,其中有些在本書中也有引用。另外,主要的一些無(wú)線電通信手冊(cè)也對(duì)直接變頻接收機(jī)設(shè)計(jì)做了相關(guān)討論。一些問(wèn)題將被引用來(lái)作為直接變頻接收機(jī)設(shè)計(jì)中的常見問(wèn)題進(jìn)行討論。雖然這些問(wèn)題確實(shí)存在,但用心的設(shè)計(jì)和構(gòu)建可以避免其危害。一些已知的問(wèn)題包括:交流噪聲、低顫噪效應(yīng)、窄動(dòng)態(tài)范圍、低輸出功率(這使得收聽效果很差)以及不需要的AM寬帶信號(hào)鑒波1)。
1. 交流噪聲(Hum)
交流噪聲是由交流(AC)電源線引起的,可能會(huì)通過(guò)天線輻射進(jìn)人直接變頻接收機(jī)或進(jìn)入設(shè)備配線,還可能由接地回路引起,或以供電直流電源紋波的形式進(jìn)入直接變頻接收機(jī)。對(duì)于前兩種情況,交流噪聲的頻率為50 Hz(歐洲)或60 Hz(北美沙),即當(dāng)?shù)氐慕涣麟娫搭l率。對(duì)后兩者,如果使用的是全波整流,則交流噪聲的頻率為100Hz(歐洲)或120Hz(北美洲)。一切交流噪聲都會(huì)被直接變頻接收機(jī)中的高增益音頻放大器加強(qiáng)。因?yàn)樗赡芟魅?OOHz)信號(hào)的帶通濾波器,這是十分重要的。
經(jīng)由天線電路接收到的交流噪聲信號(hào)可以被高通射頻濾波器很好地控制,因其在50/60Hz的頻域內(nèi)不接收能量。很多直接變頻接收器的前端電路對(duì)頻率是寬開路的。因此不合適的選擇將使接收機(jī)對(duì)交流噪聲很敏感。一些混頻器電路,如雙平衡混頻(DBM:Double Balanced Mixer)二極管設(shè)計(jì),天生對(duì)交流信號(hào)就是不敏感的,這源于其用在相關(guān)的電感器中的電感特性。如果交流噪聲是由周圍環(huán)境輻射進(jìn)入電路的,一般情況下將電路對(duì)外電場(chǎng)屏蔽即可解決問(wèn)題。
,交流噪聲可以通過(guò)直流電源以紋波形式(也許是常見的原因)被接收。紋波(ripple)是在全部的濾波及整流過(guò)程結(jié)束后加在輸出的直流電壓上的剩余的交流信號(hào)(脈動(dòng)直流電)。嚴(yán)重的交流噪聲是當(dāng)直流電源的紋波調(diào)制了本地振蕩(LO)信號(hào),這時(shí),交流噪聲將會(huì)隨著頻率的增加而增大3)。優(yōu)良的整流電路(可以像一個(gè)很大的濾波電容一樣限制紋波的產(chǎn)生)和合適的接地措施可以解決這一問(wèn)題。
圖1指出了接地措施中為嚴(yán)重的錯(cuò)誤,必須避免。在接地良好的接收機(jī)中,所有的地線都要連接至節(jié)點(diǎn)“B”(“單點(diǎn)”或“星型接地”)。在實(shí)際應(yīng)用中, 印制電路或打孔板連線的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)特性使得“星型”接地難以在上實(shí)現(xiàn),所以可能有一到兩個(gè)額外的接地點(diǎn)。在這種情況下務(wù)必小心以防接地環(huán)路出現(xiàn)。
  圖1中的嚴(yán)重錯(cuò)誤在于直流電源和天線的接地點(diǎn)與放大器的接地點(diǎn)不同。即使接地路徑只有很低的阻抗,直接變頻接收機(jī)所需的直流電流由“A”點(diǎn)流向“B ”點(diǎn)并進(jìn)入接收機(jī)時(shí)還是會(huì)形成可觀的噪聲信號(hào)。例如,流人接收機(jī)的電流為50mA,路徑的直流阻抗為0.05Ω(兩個(gè)數(shù)值都是比較符合實(shí)際情況的),則將存在 2.5mV的壓降。盡管這看上去是個(gè)很小的電壓,但之后經(jīng)過(guò)接收機(jī)中很常見的80~1ZOdB的增益時(shí)這就不再是一個(gè)小的壓降了。在這些條件下,即便是直流供電電 壓上的紋波也將在接收機(jī)的輸出端形成相當(dāng)大的交流噪聲.

圖1 直接變頻接收機(jī)中不正確的級(jí)間連線
圖2中給出了一種針對(duì)交流噪聲的解決方案。為了避免接地環(huán)路,該設(shè)計(jì)使用了單一接地點(diǎn)。另外,在直流電源的金屬連接上,放置了環(huán)形退耦扼流圈。扼流圈 包括了兩個(gè)磁導(dǎo)率(u)介于600~1500的環(huán)形鐵芯,各繞20匝的雙線用作雙線纏繞的導(dǎo)線需要足夠粗,以適合直接變頻接收機(jī)電路的電流要求。
  當(dāng)然,使用干電池作為直流供電電源也可消除紋波導(dǎo)致的交流噪聲。但即便如此,良好的接地技術(shù)是構(gòu)建高性能接收機(jī)的基本要求。

  圖2 直接變頻接收機(jī)中正確的級(jí)間“星型”連線
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