短波接收机方案设计报告
一种抗镜像干扰的短波接收机设计方法
短波通信的自助通
信 能 力 较 强， 可 以 在 没
有地面网络枢纽或者传
输信号设备中断的情况
下 进 行 通 信。 如 果 遇 到
自然灾害或战争等通信
网络被严重破坏的情况，
短波通信就可发挥其巨
大 作 用。 但 短 波 系 统 容
易 受 到 镜 像 的 干 扰， 导 图 1 整机结构框图
98 | 电子制作 2019 年 02-03 月
电子基础
现利用移相对消方法将两路正交的本振与输入混频，再 对一路中频移相叠加来抑制镜频组合干扰，该方法可抑制与 有用信号邻频的二镜频干扰，其原理如图 3 所示。
图 3 移相对消原理
设混频器输入的有用信号分量：
UIF1=cos(ωIF1t+ΦIF1) 二镜频干扰经一次混频的分量为：
Ui2′ =cos(ωi2′ t+Φi2′ ) 两个正交的本振分别为：
噪比等。这些因素与灵敏度之间的关系见公式 8：
S=-174dBm+NF+10logB+SNR
1 短波接收机设计总体方案
图 2 高中频
对二镜频 Ui2 ＝ Ur+ ２UIF2, 因二中频为 455kHz 的低频， 所以二镜频 Ui2 距有用信号 Ur 很近，前端滤波器不能滤除。 虽然该频率经混频后落在一中频的窄带滤波器通带外，但中 频晶体滤波器 Q 值较低，邻频干扰抑制较差，很难实现高 镜频抑制比 [5]。
短波通信是军事通信的主要手段之一。要实现在复杂
致信息传输延误，由此设计抗镜像干扰的短波接收机，这种 短波接受机侧重实现接收机的镜像抑制比，并重点考虑灵敏 度和动态范围 [3]。整机结构如图 1 所示。
接收频率：1.6 ～ 30MHz，为防止混叠，前端滤波器 分 7 段。一本振 L01 频率：72.055 ～ 100.455MHz。一中 频 70.455MHz，信号通过窄带晶体滤波器后，再二次混频。 二本振 L02 为 70MHz，通过移相器产生与之同频正交的信 号 [4]。二中频为 455kHz，通过 AGC 控制输出信号范围：50 ～ +10dBm。二中频经 ADC 数字化后再解调。 ■■1.1 镜频抑制
一种短波数字接收机模拟前端设计方案
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带外衰减等都受灵敏度和动态范围的影响， 并与具体器件的性能有关， 在做总体方案设计时 可暂不考虑。灵敏度和动态范围的设计主要涉及到前端的总体增益、总的噪声系数和 AGC 动态范围的确定。 2.1 模拟前端增益的分配与计算 模拟体制接收机前端增益的确定原则是： 保证解调器输入端一定信噪比 （即对接收机前 端噪声系数的要求）情况下，把灵敏度信号电平放大至解调器工作门限。而对中频数字化接 收机来说，由于中频信号先进行 A/D 变换，解调由数字信号处理器件中的软件算法完成，因 此前端增益必须保证足够大， 理论上应使灵敏度附近的微弱信号电平加上接收机噪声电平在 A/D 的输入端至少大于一个 A/D 变换器量化电平。由此，我们可以得出： 总增益 （dB） = 量化电平 （dBm） – 灵敏度电平 （dBm） …………………… （1）
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号而言通常可达到 20dB；(2)落入 A/D 输入带宽之内，而位于信息带宽之外的强干扰信号可 能存在，需要留出一定的“静空” ，如 20dB，以防止 A/D 进入饱和；(3)如果要采用欠取样， 则必须考虑 A/D 的满刻度功率带宽的影响，若不用满刻度输入，则可增加 A/D 的工作带宽， 同时也因输出电平的降低，减小了扭动速率和孔径抖动效应引入的噪声。 在我们的设计中，综合考虑以上因素，为 AD6644 正常工作留出 40dB 的“静空” ，也就 是 AD6644 的高 7 位，其中 20dB 用来处理信号波动， 20dB 用来处理外来干扰。AD6644 的满 刻度输入电平为 2V（p-p） ，即 10dBm（50Ω阻抗上的有效值） ，则其稳定输入电平为 10dBm 40dB = -30dBm，即 20mV（p-p） ，而接收机模拟前端的总增益（最大）为 60dB，所以模拟 AGC 起控点对应的射频输入信号幅度应为-90dBm,即 20µV（p-p） 。我们假设接收机接收信号 的最高电平为-10dBm，即 200mV（p-p） ，而此时模拟 AGC 的控制作用达到饱和，则模拟 AGC 的控制范围为 20log(200mV/20µV) = 80dB，这就是接收机模拟 AGC 的控制范围，由前端模 拟电路提供。当射频输入信号小于 20µV（p-p）时，模拟 AGC 失控。如果信号再减小 20 倍， 即以 1µV （-116dBm） 电平射频输入， 那么信号经前端电路放大后送入 AD6644 时恰为 1mV （p-p） ， 刚好对应于 AD6644 的一个有效量化电平 976.6μV，故 1µV（p-p）为该接收机的灵敏度信号 电平。图 3 描述了 14 位 AD6644 的分配情况。
短波接收机射频前端的设计与实现
Keyword：Short wave communication Super-heterodyne AGC DDS
IV
短波接收机射频前端的设计与实现
目录
V
目录
摘要 ....................................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................... III 目录 .................................................................................................................................. V 第一章 绪论 ..................................................................................................................... 1 1.1 研究背景及意义 .................................................................................................. 1 1.2 国内外研究现状 .................................................................................................. 1 1.3 本文工作及内容安排 .......................................................................................... 6 第二章 接收机系统的设计原理 ..................................................................................... 7 2.1 技术指标介绍 ...................................................................................................... 7 2.2 接收机主要技术指标分析 .................................................................................. 7 2.2.1 噪声来源 ................................................................................................... 7 2.2.2 噪声系数 ................................................................................................... 8 2.2.3 接收机灵敏度 ........................................................................................... 9 2.2.4 1dB 压缩点和动态范围 .......................................................................... 10 2.2.5 三阶截止点 .............................................................................................. 12 第三章 短波接收机射频前端方案设计 ....................................................................... 15 3.1 射频接收机前端结构框图 ................................................................................ 15 3.2 低噪声放大器 .................................................................................................... 16 3.2.1 低噪放的主要技术指标 .......................................................................... 17 3.2.2 低噪放的选择 ......................................................................................... 17 3.3 自动增益控制模块 ............................................................................................ 18 3.3.1 AGC 组成及原理 .................................................................................... 18 3.3.2.自动增益控制电路的组成 ...................................................................... 19 3.3.3 本文 AGC 技术的设计与实现 ............................................................... 21 3.3.4 本文 AGC 闭环设计 ............................................................................... 21 3.4 本振源单元 ........................................................................................................ 25 3.4.1 频率合成技术 ......................................................................................... 25
短波宽带大动态侦察接收机的设计
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基于HSP50216和VC5410的短波分析接收机的设计
【摘 要】基于当前流行的软件无线电系统方案，文章设计了一种采用可编程数字下变频器（HSP50216）和通用数字信号处理器（TMS320VC5410）相结合的短波分析接收机，介绍了该机的工作原理、硬件组成结构，分析了各功能单元的实现方案和软件处理流程。
【关键词】短波分析接收机 干扰站 DDC DSP 软件无线电收稿日期：2011-04-19基于HSP50216和VC5410的短波分析接收机的设计汪志水 同方电子科技有限公司1 引言短波是指信号频率在2MHz～30MHz的无线电波。
短波通信由于具有通信距离远、信道不易被摧毁（采用地球电离层的反射）、反侦察能力强、通信时隐蔽性好等特点，所以在军事通信领域被广泛采用。
有资料反映，美军在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中军事信息的传递90％是通过短波定频通信方式。
因此我军要打赢未来高科技局部战争，要想有效地取得战场的制信息权，就必须有能力干扰和抑制敌方的通信能力，特别是敌方短波通信能力。
随着通信技术和电子技术的发展，现代短波通信技术与传统的相比有了长足的发展[1]，按调制波形分有数字调制和模拟调制；按调制方式分有调幅、调频、调相、独立边带、单边带等；按利用频率资源分有定频通信和跳频通信，跳频通信中又有不同的跳频点和跳频图案算法。
这使得本来就复杂的短波信号变得更加复杂，给快速实时地截获、分析、干扰敌方短波信号带来了更大的困难。
短波通信电子战就是要对敌方各种战术短波通信信号进行侦察、测向和干扰。
对敌方短波信号进行有效干扰是短波通信电子战的主要任务，是高科技条件下军事战争中夺取制信息权的重要内容。
大量实践证明，制约短波干扰的关键问题不是干扰信号功率的大小，而是如何能快速准确地判断出敌方信号[2]。
根据现代电子战的要求，我们研制了基于软件无线电架构的数字化、网络化的实时短波信号干扰系统（简称干扰站）。
它能够快速实时地全景式搜索敌方的短波通信信号，并对可疑信号进行分析，确认为敌方信号后，经过测距和测向，然后对之实施干扰。
短波广播数字化信道接收机的设计
短波广播数字化信道接收机的设计数字化信道接收机是一种专门用于接收数字音频信号的接收装置。
它主要由ADC、DSP、DAC等模块组成，具有信号自适应、灵敏度高、抗杂波能力强等特点。
下面是一篇短波广播数字化信道接收机的设计。
1.硬件设计硬件设计是数字化信道接收机的核心，其主要包括功率放大器、收音头、前端滤波器、中频放大器、中频滤波器、ADC、DSP、DAC等模块。
其中功率放大器为了让音频信号能够驱动耳机而设计，其工作电压为2.5-3.6V；收音头则是可以接收到外界信号的核心部件，其频率范围应覆盖所有的波段，同时要求其灵敏度要高；前端滤波器则是为了保证接收到的信号不受到杂波干扰，要求其具有良好的滤波特性；中频放大器、中频滤波器则是对收到的信号进行处理，使其增强后再传递给ADC模块。
ADC模块是数字信号处理的前戏，其要求采样率高、位宽大、密集度高等；DSP模块则是音频信号处理的核心，包括数字滤波器、反相器、混频器、数字AGC等；DAC模块则是将数字信号还原为模拟信号，输出到耳机上。
2.软件设计软件设计包括数字滤波算法、数字AGC算法、杂波识别算法等模块。
数字滤波算法是对收到的信号进行去噪、滤波处理，使其更加纯净；数字AGC算法则是对信号进行自动调节，使其能够适应不同的接收环境；杂波识别算法则是将杂波与信号区别开，对信号进行进一步的处理。
3.接收机测试接收机测试主要包括灵敏度测试、杂波测试、增益测试、带宽测试等。
其中灵敏度测试是将信号强度逐渐减弱，测试接收机在不同信号强度下的接收能力，要求其能够正常接收到信号；杂波测试则是测试接收机在杂波干扰下的性能，要求其能够有效抑制杂波；增益测试则是测试接收机的增益范围，要求其能够自动调节增益；带宽测试则是测试接收机的接收频率范围，要求其能够接收全部的广播电台信号。
总之，短波广播数字化信道接收机是一种高灵敏度、高抗干扰能力的数字接收装置，其设计需要考虑到硬件和软件两方面的因素，同时需进行一系列的测试和优化，以达到最佳的性能。
全数控短波接收机前端电路的设计与实现的开题报告
全数控短波接收机前端电路的设计与实现的开题报告一、研究背景随着现代通信技术的不断发展，短波通信已成为国际间、长距离间进行通信的重要方式之一。
为了实现高质量的短波通信，需要具备高品质、高性能的短波接收机。
而接收机的前端电路是影响短波接收机性能的重要因素之一。
因此，本研究选取全数控短波接收机的前端电路作为研究对象，旨在探索高速数字信号处理技术在短波接收机前端电路中的应用及其效果，以提高短波接收机的性能和可靠性。
二、研究内容和目的本课题的主要研究内容是全数控短波接收机的前端电路设计和实现。
具体来说，需要解决以下问题：1.调研当前数控技术在短波接收机前端电路中的应用现状和发展趋势；2.研究全数控短波接收机的前端电路原理及其特点；3.设计数字信号处理电路，完成数字信号的采集、处理，控制信号的生成等功能；4.实现全数控短波接收机前端电路，进行性能测试和优化；5.总结研究成果，提出未来改进的建议。
本课题的目的是，利用高速数字信号处理技术，设计具有高精度、高稳定性的全数控短波接收机前端电路，以实现更好的短波接收效果，提高短波接收机的性能和可靠性。
三、研究方法和技术路线本研究采用的主要研究方法是实验方法和分析方法。
具体研究技术路线如下：1.调研当前数控技术在短波接收机前端电路中的应用现状和发展趋势，分析数字信号处理技术在短波接收机前端电路中的应用优劣；2.基于全数控短波接收机的前端电路原理及其特点，设计数字信号处理电路，完成数字信号的采集、处理，控制信号的生成等功能；3.实现数字信号处理电路，进行成品测试和性能优化；4.通过对实验结果的分析和总结，提出未来改进的建议。
四、可行性分析本课题的实现需要采用数字信号处理技术，利用高速模数转换器（ADC）进行数字信号的采集和处理，并生成相应的控制信号。
同时，需要设计高可靠性、高精度、低噪声的前置放大器和滤波器等电路，以达到较好的短波接收效果。
因此，本课题的实现可行性较高。
设计一个短波通信报告
设计一个短波通信报告引言短波通信是一种无线电通信技术，主要用于远距离通信。
它利用短波频段的电波，在大气中反射和折射的特性，进行远距离传输。
本报告将介绍一个设计的短波通信系统。
设计目标设计一个短波通信系统，以满足以下目标：1. 能够在全球范围内进行远距离通信。
2. 提供可靠的通信连接，能够抵抗大气干扰和电离层变化等影响。
3. 具备高效的信号调制和解调技术，以提高传输速率。
4. 实现安全的通信，保护通信内容不被窃取和篡改。
5. 具备灵活的频率调谐功能，以适应不同的通信需求。
系统设计1. 发射器发射器是短波通信系统的核心组件，用于将输入信号调制并发送到空中。
它由以下部分组成：- 调制器：用于将输入信号调制成合适的短波信号。
常用的调制方式包括振幅调制（AM）、频率调制（FM）和相移键控（PSK）等。
- 功率放大器：用于增强调制后的信号的功率，以便在大气中传播时有足够的信号能量。
- 频率合成器：用于生成所需的通信频率，并通过调谐电路将发射频率调整到所需的值。
- 天线：用于将发射的电波辐射到空中，以实现远距离传输。
2. 接收器接收器负责接收来自空中的信号，并将其解调还原为原始输入信号。
它由以下部分组成：- 天线：用于接收由发射器辐射的电波。
- 放大器：用于增强接收到的信号的强度，以便后续处理。
- 解调器：用于从接收信号中提取出原始信号。
常见的解调方式包括振幅解调、频率解调和相位解调等。
- 滤波器：用于去除非目标频率上的干扰信号，以增强接收信号的质量。
- 解码器：用于将解调后的信号转换成原始输入信号。
3. 系统控制系统控制模块负责整个短波通信系统的运行和调节。
它含有以下功能：- 频率调谐：用户可以通过控制模块进行频率调节，以适应不同的通信需求。
- 发射和接收控制：控制模块负责调度发射器和接收器之间的通信连接，以确保正常的信息传输。
- 错误检测和纠正：控制模块可以实现误码检测和纠正技术，增强系统对传输错误的容忍性。
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一、概述
本接收机主要用于将射频信号进行预处理，信道由滤波器、放大器、程控衰减器、3个功能模块组合而成，并由电源部分供电，控制部分控制衰减量。
系统方案框图如下图1-1所示：
图1-1 接收信道总体框图
二、设计依据
设计依据来自于“J32E研制任务书”。
三、主要技术指标和使用要求
见“J32E接收机技术协议”。
四、系统指标分析及设计
指标分析:
555平衡放大器的基本参数如表4-1所示。
表4-1 555平衡放大器的基本参数
程控衰减器采用平衡结构的PE4302实现，其基本参数如表4-2所示。
表4-2平衡结构PE4302的基本参数
1、输出二阶截点：
（1）和频测试时，其输入主信号在带内，系统的OIP2主要受末级放大器的影响。
前端滤波器采用LC 滤波器，易实现其OIP2大于等于70dBm ；由表4-2知，程控衰减器采用平衡结构的PE4302实现， OIP2大于等于72dBm 也能实现。
系统为最大增益（30dB ）时，系统指标分配及系统OIP2的仿真计算结果如图4-1所示。
图4-1 系统OIP2仿真
故要求最后一级的放大器的OIP2大于等于85dBm （和频测试）。
由表4-1知，555平衡放大器的OIP2满足要求（和频测试）；由表4-2知，平衡结构的PE4302程控衰减器的OIP2也满足要求。
（2）差频测试时，其输入主信号在带外，而和频测试的输入主信号在带内，
则若和频测试时的系统OIP2能满足大于等于80dBm，则其差频测试时的系统OIP2能满足大于等于90dBm。
2、谐波抑制：
系统要求在输出功率为0dBm时，谐波抑制大于80dB。
有源器件产生的谐波中，二次谐波是最为严重的，故只需讨论二次谐波。
若二次谐波抑制度能满足要求，则其余谐波抑制度必满足要求。
在此方案中，对末级放大器的谐波抑制要求最高，要求其在输出功率为0dBm 时，二次谐波（HD2）满足大于等于80dB。
由表4-1知，555平衡放大器的二次谐波（HD2）满足要求（输出功率0dBm测试）。
3、噪声系数NF、IIP3和OIP3：
（1）当系统为最大增益（30dB）时，系统指标分配及NF和OIP3的仿真如图4-2所示。
图4-2 系统为最大增益（30dB）时NF和OIP3仿真
由上图仿真结果知，当系统为最大增益（30dB）时，OIP3为45.19dBm，噪声系数为7.62dB，满足系统要求。
故要求末级放大器的OIP3大于等于45.5dBm。
由表4-1知，555平衡放大器的NF和OIP3满足要求，但OIP3没有太多余量。
（2）当系统增益为10dB时，系统指标分配及NF和IIP3的仿真如图4-3所示。
图4-3 系统增益为10dB时NF和IIP3仿真
由上图仿真结果可知，当系统增益为10dB时，IIP3为34.09dBm，噪声系数为20.5dB，满足技术指标。
由表4-1知，555平衡放大器的NF和IIP3满足要求。
由于后来测试放大器谐波抑制时发现先前测试线性过程中所用信号源本身谐波抑制差，并且测试线性时没有加低通滤波器，因此放大器的线性指标还留有裕量。
方案设计：
为了方便四个通道统一布板，将滤波器，平衡衰减器，平衡放大器都采用模块化设计。
并且射频部分采用上下PCB，中间腔体的空间排布，既为设计留有足够的空间，又能将射频系统的热量（主要来自放大器）更好地传导到腔体上去，加强系统散热。
射频部分原理图如下：
图4-4 射频部分原理框图
图4-5 MRF555平衡放大器模块原理图
图4-6 PE4302平衡衰减器模块原理图
滤波器采用高低通组合LC滤波，设计为四通道通用形式，统一投版，分别按各通道指标调试。
指标要求如下：
表4-3 滤波器指标
插损1.5dB，驻波小于1.5，IIP3≥35dBm；IIP2≥85dBm
图4-7 滤波器模块原理图
每个射频通道需要+12V，1.1A的放大器供电与+3.3V，≤1mA的衰减器供电。
还有C1，C2，C3，C4，C5五个衰减量控制口，控制协议如下：
表4-4 射频部分衰减量控制协议
控制部分采用Xilinx公司XC6SLX9型FPGA为核心，完全能满足应用要求，控制部分原理图如下：
图4-8 控制部分原理图。