宽带接收设备组合干扰的一种解决方法

宽带接收设备组合干扰的一种解决方法

　　宽带接收设备组合干扰的一种解决方法

　　摘要通过对通信系统中信道部分产生组合干扰原理的分析，提出一种工程化解决系统组合干扰的设计方法，并详细介绍了解决系统组合干扰的实现方法。

　　关键词组合干扰;软件无线电;混频器;抗干扰设计;EMI

　　1概述

　　随着软件无线电技术、嵌入式软件在电子技术中的应用，采用中频数字化技术可以在不改变信号处理硬件配置的前提条件下，通过加载不同的软件，即可实现新的系统功能，实现了宽带多模式接收系统。

　　一般在系统中，接收信道部分采用传统超外差式接收信道，电路型式有微波电路、模拟电路、数字电路，信道部分是一种变频系统，变频系统需要本振源，在产生所需要本振源的同时，也会产生若干不需要的谐波和杂波，如果中频频率选择不当，接收信道会产生组合干扰，对此本文不做过多的论述。

　　接收信号频率分布越宽，接收机内频率构成越复杂，整机的电磁环境非常复杂，是宽带接收设备组需要面临的问题，当设备工作时多个时钟源在振荡，同时还有高速的数字信号在传输，即使接收信道本身不会产生组合干扰，但在系统中还是可能会产生干扰，系统的干扰问题成为宽带多模式接收设备不能忽视的一个问题。

　　本文将通过分析产生干扰的原因，提出一种接收机抗干扰设计的方法。

　　2系统干扰产生的原理

　　随着软件无线电技术的发展，FPGA和DSP等超大规模电路在接口控制和信号处理的应用，处理速度也越来越快，FPGA和DSP使用的时钟频率也越来越高，由于时钟信号为方波信号，时钟信号的谐波是非常丰富的，通过辐射和传导途径对系统产生的干扰不容忽视。

　　混频器是实现频谱搬移的非线性电路，混频器中的半导体工作在非线性工作状态，当输入信号和本振信号加到混频器后，经过混频后，不仅含有直流分量、输入信号频率、本振频率等成分，而且还含有输入信号频率、时钟信号及其谐波、本振频率各次谐波分量等信号混频后产生的差频信号，在这些频率分量中只有输入信号频率、本振频率产生的差频或和频信号是有用信号，其他信号都可视为是干扰信号，可通过辐射和传导途径在系统中传播，对系统产生干扰。

　　接收信道一般通过采用混频的方式来实现信号频谱的搬移，有超内差和超外差方式，我们以超内差方案为例，接收频率fs与是本振频率fLO通过混频产生的fIF是有用信号(fIF是选定的中频频率，fIF=fs-fLO)，除此频率分量之外，其他频率分量都可认为是干扰信号，当输入信号频率、时钟信号及其谐波、本振频率各次谐波分量等信号组合后产生的某些频率分量，其频率接近或等于中频时，它们都能通过中频滤波器进入中频放大器，并与有用信号一起传输放大，产生假中频，在软件或硬件解调时，干扰信号的产生假中频将对有用信号形成严重的影响。

　　系统的电磁环境非常复杂，设备工作的时钟信号、高速的数字信号，其前沿很陡，幅度大、频谱非常丰富，当这些信号进入接收信道的混频器时，很容易使接收信道产生干扰，造成干扰，使系统失去或降低功能。

　　由此可见，系统的组合干扰主要表现在控制单元、信号处理单元的时钟和高速数字信号传输带来干扰，使系统产生干扰。

　　3设计方案和实现

　　在接收通道的设计过程中，主要从以下几方面入手：电源的处理;增加了中频控制电路来避过干扰源;印制板的设计。

　　3.1 电源的处理

　　在电源线上和信号线上采取滤波来减小信号的串扰，主要通过去耦电容和在电源上增加EMI滤波来实现。

　　对电路中有源器件的电源选择合适的去耦电容，减小地线上产生的串扰干扰进入有源器件，放大了干扰信号后通过混频产生干扰。

　　电源上增加的EMI滤波器是一种印制版安装的EMI滤波器，对10 MHz以上的信号有30dB以上的衰减，从而减小干扰信号通过传导的方式干扰系统。

　　3.2 增加了中频控制电路来避过干扰源

　　增加了中频控制电路来避过干扰源是本次设计的重点，主要是设计一个中频选择电路，当不出现干扰波道时选择接收机的第一中频为IF1A，当出现干扰波道时选择接收机的第一中频为IF1B。

　　中频的选择受控制单元的控制，中频选择电路的原理框图见下图。

　　中频选择的实现原理：为了充分利用接收信道现有的资源，在保持一本振、二本振电路不变的基础上选择了第一中频的频率为IF1A、IF1B(IF1A+2IF= IF1B)，一本振的最高频率为FS，现有频率合成的覆盖可以达到(FS-IF1B)以上，能满足接收信道一本振的要求。

　　当系统工作在模式1的干扰波道时，控制单元的中频选择开关输出一个低电平，同时输出频率代码使接收信道的频率合成锁定在(FS-IF1B)上，此时一混频输出的中频为IF1A MHz，经过中频选择电路后，再与二本振FLO2混频，输出二中频IF2，经放大后输出。

　　开关电路的选择：开关选用了Hittite公司的单刀双掷开关HMC194MS8，其特点是单个开关衰减小仅0.5dB、隔离度高可达50dB，能够满足电路隔离的需求。

　　两个开关受控制单元的控制，同时动作，保证中频选择的正确性。

　　3.3 印制板的设计

　　电路布局上充分考虑整个信号源流向，主要防止接收信道的后级强信号返回到接收机前级形成干扰和带来的工作不稳定，尽量降低信号之间的反串、互串，重新设计大面积接地，改变了元件面的接地方式，规范信号流向。

　　加强混频器的屏蔽，阻断干扰源通过辐射的方式进入混频器，从而产生干扰。

　　将数字地、模拟地严格分开，而不是通过大面积铺地，因此在电源更改的基础上，将印制板的数字地、模拟地严格分开，数字地、模拟地之间通过EMI滤波器连接，并将电源线、信号线分布在不同层，通过大面积地屏蔽。

　　4结束语

　　本文所设计的宽带接收设备组合干扰的解决方法，电路设计简洁，实用性强，该电路已成功应运于某型设备中，取得了良好的效果。

　　参考文献

　　[1]廖承恩/微波技术基础[M].西安电子科技大学出版社.

　　[2]Michel Mickuian电磁干扰排查与故障解决[M].刘萍译.published by Mc Hill Corp.

　　[3]陈邦媛/射频通信电路[M].北京科学出版社.

　　[4]超宽带原理与干扰[M].清华大学出版社，北京交通大学出版社.

　　[5]滕旭，胡志昂.电子系统抗干扰实用技术[M].国防工业出版社.

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