某型接收機(jī)靈敏度下降的故障分析及解決方法

摘 要：簡(jiǎn)單介紹了某型接收機(jī)的工作原理，詳細(xì)分析了接收機(jī)F1頻點(diǎn)的靈敏度比正常值偏低的故障原因，并闡述了檢修過程。針對(duì)故障原因，提出了利用增加低通濾波器改善二次諧波對(duì)接收機(jī)靈敏度影響的改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞：靈敏度;二次諧波;混頻器

中圖分類號(hào)：TN850.1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）10-0074-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.10.020

0? ? 引言

在無線通信系統(tǒng)中，接收機(jī)的接收靈敏度是影響通信傳輸距離的重要指標(biāo)之一[1]。接收機(jī)作為通信系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分，其自天線感應(yīng)的信號(hào)頻率成分很多，既有信號(hào)成分，又有其他頻率成分，有的與信號(hào)頻率相同或相近，會(huì)直接干擾信號(hào);有的雖與信號(hào)頻率相差較遠(yuǎn)，但如果通過高放電路加到混頻器，在混頻器的非線性作用下相互組合而進(jìn)入接收機(jī)的中頻通道，也會(huì)形成諧波干擾[2]。接收機(jī)的主要功能之一就是減小諧波對(duì)有用信號(hào)的影響，提高接收效果[3]。

設(shè)計(jì)師對(duì)于一種接收機(jī)中信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸和可能遇到的問題都給予了足夠重視，但是在生產(chǎn)調(diào)試過程中還存在一些問題，下面針對(duì)調(diào)試過程中接收靈敏度不達(dá)標(biāo)的問題進(jìn)行分析，并對(duì)接收機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

1? ? 問題原理分析

1.1? ? 接收機(jī)工作原理

圖1給出了該接收機(jī)模塊的簡(jiǎn)單工作原理框圖[4]，射頻信號(hào)經(jīng)過高放單元完成低噪聲放大后，與高本振混頻得高中頻，然后通過濾波器濾波、放大，再與低本振混頻后產(chǎn)生低中頻信號(hào)，中頻信號(hào)濾波、放大處理后輸出到模塊信號(hào)處理單元。

1.2? ? 存在的問題

該接收機(jī)調(diào)試過程中，存在F1頻點(diǎn)的接收靈敏度不滿足指標(biāo)要求的問題，造成接收機(jī)靈敏度和中頻輸出范圍均不合格。

首先在接收靈敏度不合格的模塊中隨機(jī)抽取5套在F1頻點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)試，F(xiàn)1頻點(diǎn)靈敏度、中頻輸出范圍如表1所示。

通過模塊中頻輸出端輸出的增益來分析靈敏度下降的原因，將頻譜儀的分析帶寬設(shè)置為100 MHz，發(fā)現(xiàn)5套抽查模塊的中頻頻譜圖都存在一個(gè)頻率為Fb2、幅度較大的干擾信號(hào)，此干擾信號(hào)恰好是F1頻點(diǎn)的本振信號(hào)Fb1的二次諧波，實(shí)驗(yàn)所測(cè)F1頻點(diǎn)靈敏度、中頻輸出范圍、二次諧波幅度數(shù)據(jù)如表2所示，二次諧波的幅度太大，導(dǎo)致接收靈敏度下降。

2? ? 原因分析

在混頻器的LO端口與IF端口接兩根檢測(cè)線測(cè)試混頻器對(duì)本振及二次諧波的隔離度，滿足指標(biāo)要求。但混頻器對(duì)二次諧波卻幾乎沒有隔離，所以懷疑混頻器出現(xiàn)批次性問題，于是從庫(kù)房領(lǐng)取兩支不同型號(hào)的混頻器（TUF-3、TUF-5）取代TUF-3+在高放1、高放2上做實(shí)驗(yàn)，混頻器TUF-3、TUF-5對(duì)二次諧波的隔離度只有13 dB或14 dB。

為進(jìn)一步證實(shí)器件TUF-3+是否故障，將混頻器射頻輸入端與前級(jí)電路斷開，用信號(hào)源模擬高放，設(shè)置信號(hào)源頻率為F1，幅度為-83 dBm，對(duì)高放3、高放4、高放5進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)靈敏度、中頻輸出范圍指標(biāo)完全合格，說明混頻器TUF-3+無故障。

把高放1、高放2內(nèi)混頻器換回TUF-3+，繼續(xù)對(duì)5套模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在高放輸出端即混頻器的RF輸入端連接測(cè)試線纜至頻譜儀，測(cè)試高放輸出端二次諧波，結(jié)果如表3所示。

從表3數(shù)據(jù)可看出，高放輸出端二次諧波輸出幅度過高，斷開混頻器，單獨(dú)觀察高放輸出端，發(fā)現(xiàn)5套模塊高放輸出幅度沒有變化，二次諧波Fb2卻消失了。因此，認(rèn)為造成模塊靈敏度下降的原因?yàn)橹蓄l輸出端二次諧波Fb2過高。

3? ? 解決方案

針對(duì)二次諧波Fb2過高的問題，需要找出一個(gè)合理的解決方案，因此進(jìn)行了多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，在高放輸出端與混頻器之間加裝一個(gè)隔離電阻，使放大器與混頻器能夠更好地匹配，從而使二次諧波Fb2得以有效抑制。

隨機(jī)抽取兩個(gè)高放單元（編號(hào)為1#、2#），在高放輸出端及混頻器中頻輸出端對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如表4所示。

在高放輸出端與混頻器之間分別加裝15～30 Ω的隔離電阻，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如表5所示。

從表5中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)所加裝電阻阻值越大，高放增益越小，對(duì)二次諧波Fb2的抑制效果越好。由于模塊整個(gè)通道增益不可調(diào)，如果高放增益衰減1.2 dB以上，那么F3頻點(diǎn)的靈敏度及中頻輸出幅度高溫時(shí)將達(dá)不到指標(biāo)要求，因此采用24 Ω左右的電阻比較合適。但存在一個(gè)問題：模塊后續(xù)進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，該電阻放置位置可能導(dǎo)致模塊無法通過振動(dòng)可靠性試驗(yàn)，因此需要尋找更加合適的方法解決此問題。

為此，想到一個(gè)更好的方法：嘗試加裝電感線圈，在電容C64的后面加接一個(gè)？準(zhǔn)2、圈數(shù)為4圈的電感線圈L22用于濾波，增加電感線圈電路圖如圖2所示。

該線圈的感抗在20 Ω左右，它與串電阻相比有比較大的優(yōu)點(diǎn)：首先它不損耗高頻信號(hào)的能量，其次它的感抗較加裝電阻而言，一樣能夠達(dá)到阻抗匹配的目的。所以，決定用這個(gè)線圈代替前面實(shí)驗(yàn)所采用的電阻，進(jìn)一步解決F1頻點(diǎn)本振的二次諧波對(duì)靈敏度影響的問題。電感線圈實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。

從表6得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，這種辦法能夠很好地隔離Fb1的二次諧波，電感濾波能改善Fb1本振二次諧波對(duì)靈敏度的影響。

為了更好地完善模塊的性能，再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在混頻器的輸出端加裝一個(gè)五階低通濾波器，能達(dá)到完全抑制Fb1的二次諧波的目的。五階低通濾波器電路圖如圖3所示。

五階低通濾波器幅頻曲線如圖4所示。

從圖4五階低通濾波器幅頻曲線圖可看出：

（1）該低通濾波器在頻率為IF處的插入損耗為1.03 dB，從以上實(shí)驗(yàn)可知，只要插入損耗控制在1.2 dB之內(nèi)，都不會(huì)影響高放單元的指標(biāo)。

（2）該低通濾波器對(duì)本振信號(hào)Fb1的二次諧波Fb2的抑制量可達(dá)到50 dB，本振信號(hào)Fb1的二次諧波基本淹沒在噪聲中，二次諧波問題得以根本解決。

再次對(duì)接收模塊的靈敏度和中頻輸出范圍進(jìn)行測(cè)試，F(xiàn)1頻點(diǎn)靈敏度、中頻輸出范圍如表7所示。

從表7測(cè)試結(jié)果可知，模塊的靈敏度嚴(yán)格控制在指標(biāo)范圍內(nèi)，采用這種方法把故障解決，模塊交給整機(jī)進(jìn)行驗(yàn)證，針對(duì)F1頻點(diǎn)的本振信號(hào)Fb1的二次諧波影響靈敏度低的故障不再發(fā)生。

4? ? 結(jié)語

某模塊靈敏度及中頻輸出幅度低的故障得到徹底解決，設(shè)計(jì)師采納了在混頻器的輸出端加接一個(gè)五階低通濾波器電路進(jìn)行電路優(yōu)化并完成相關(guān)圖紙歸檔，為后續(xù)模塊的生產(chǎn)提供了有力保障。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 黃龍，劉霆，譚孝虎.雜散干擾對(duì)電臺(tái)接收靈敏度影響[J].指揮信息系統(tǒng)與技術(shù)，2012，3（5）：46-49.

[2] 魏本富，馬成炎，袁國(guó)順.射頻接收端靈敏度的研究[C]//第十四屆全國(guó)半導(dǎo)體集成電路、硅材料學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2015：216-219.

[3] 王燕君.超短波電臺(tái)接收機(jī)射頻前端研制[D].成都：電子科技大學(xué)，2009.

[4] 王燕君.軟件無線電跳頻電臺(tái)接收機(jī)射頻前端設(shè)計(jì)[J].電訊技術(shù)，2012，52（6）：969-973.

收稿日期：2022-02-28

作者簡(jiǎn)介：鄒蓉（1989—），女，四川成都人，技師，從事信道領(lǐng)域調(diào)試與維修工作。