Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ·通信技术 ＵＨＦ频段机载卫星通信设备中信道指标浅析 文／王骡 品为ＵＨＦ卫星通信的射频前端，实现了信息 本文主要对ＵＨＦ频段机载卫 星通信信道模块进行研究，研究 满足现有机载ＵＨＦ通信信道模块 １．２发射通道 的传输与解调。本文针对收发信道模块实施细 节中涉及到的２路接收通道、１路发射通道、 频综单元、时钟单元等进行简单介绍，并对噪 声系数、通道增益、隔离度等关键指标的实现 进行了详细论证。 （１）输出信号频率范围：＊＊ＭＨｚ； （２）发射通道数：１路； （３）频率步进：ｌｋＨｚ。 １．３频综单元 的各项要求，以及飞行速度高、 姿态变化大的飞机平台使用的ＵＨＦ 频段卫星通信。首先针对本课题 的研究背景进行论述；其次，结 合应用的需要针对信道模块中的 关键技术突破进行阐述，例如自 动增益控制和快速跳频；研究过 １产品主要技术指标 １．１接收通道 （１）频率切换时间：Ｓ １００ｕｓ； （２）频率准确度：优于ｌｘｌ０。。； 程中采用仿真软件进行仿真分析 和优化设计，根据仿真结果研制 样件，并对样件的的主要电性能 指标进行了测试。 （３）频率稳定度：优于ｌ×ｌ０～。 输入信号： （１）频率：｝ ＭＨｚ； （２）接收通道数：２路； （３）频率步进：ｌｋＨｚ； ２设计原理 本组件包括接收通道、发射通道、频综单 元、时钟单元。接收通道包含２路下变频通道， 采用低本振１次变频，中频输出为ＡＧＣ输出 发射通道包括１路上变频通道，采用高本振２ 次变频。频综单元为３个，包含了２个接收通 道本振，１个发射通道本振。时钟单元为１路 时钟源输出。 ２．１接收通道原理 键词】信道模块指标论证工作原理 （４）噪声系数： ４ｄＢ（常温） （５）ＡＧＣ动态范围（带内）： １１５ｄＢｍ～－７５ｄＢｍ： ＵＨＦ卫星通信在实际应用中一般使用 （６）ＡＧＣ响应时间：≤５０ｇｓ￣ 较低的频段，特高频信号在军事领域中 许多其他频段信号无法比拟的优势。本产 （７）２路接收通道之间的隔离度： ９０ｄＢ。 上接２８页 以使用，它适用于各种尺寸和形状的天线 异形天线更加能体现它的优势。 ： 然后根据如下公式计算得出Ｓｃ 参考文献 ＝ 一 。 接收的微调和优化 注： ［１】Ｄ—ＥＭＶ Ｃｏｎｔ ａｃｔ １ ｅ ｓ ｓ Ｃｏｍｍｕｎｉ Ｃａｔ ｉ Ｏｉｌ Ｐｒｏｔｏｃｏ１ ｖ２．６． 针对近场时输入到射频芯片的接收信号 ：变化的问题，需要对接收信号的幅度进行 ！，使信号幅度不超出接收范围。目前的调 法足通过调整接收端的分压电阻（Ｒ１７） Ｖｕ一一Ａ点带载电压： ［２】ＰＣＤ Ｌ１ Ａｒｉａ１ｏｇ Ｔｅｓｔ Ｂｅｎｃｈ Ｔｅｓｔ ｅａｓｅｓ ｖ２５ａ． ｖＡ一一Ａ点空载电压； ＶＢＬ一一Ｂ点带载电压； ｖ日一一Ｂ点空载电压。 ［３】顾海洲，马双武，著．ＰＣＢ电磁兼容技术一 设计实践［Ｍ】．清华大学出版社，２００４． 【４】Ｍａｒｋ Ｉ．Ｍｏｎｔｒｏｓｅ著．电磁兼容和印刷电 路板理论、设计和布线［Ｍ．人民邮电出 Ｍ］版社．２００２． ．，Ｊ、来直接调整信号幅度。本文还提出通过 接收信号的引出点，来调整接收信号在失 ‘（３）根据如下公式算得Ｃ３８和Ｃ３８’的值。 的变化率。具体的调整方法是将ＥＭＣ网 边的串联电容分成两部分，中间引出接收 在天线调试过程中当然还要考虑发射场 强及波形的折中。读卡器的发射场强和波形的 一【５】张素丈，陆兆熊，著．高频电子线路［Ｍ】． 高等教育出版社，２０１０． ‘。如图５所示，接收信号从Ｃ３８和Ｃ３８’ ｌ引出，调整Ｃ３８和Ｃ３８’的值，使得接收 ．些检测项是相互制约的，这就需要对场强大 ＲＸ）的信号在失谐时的变化率很小。 具体的调整方法如下： （１）设置Ｃ３８＝０，Ｃ３８’＝Ｃ３９，分别测 小和波形质量进行折中。折中的方法需要从天 线Ｑ值、ＥＭＣ谐振频率以及谐振点三个方面 来调整。 作者简介 刘丽丽（１９７７一），女。现为北京中电华大电 子设计有限责任公司高级工程师，从事智能卡 芯片、射频读卡器芯片的验证测试工作。 片（或者ＰＩＣＣ）近场（带载Ｌ）和远场 ！载）时的Ａ点和Ｂ点的电压值，分别记 ｒＡＬ、ｖＡ、ＶＢＬ、ＶＢ； ４结束语 从原理上掌握ＥＭＶ非接通信规范的要 作者单位 点，通过灵活的方法对非接触读卡器进行设计 （２）根据如下公式计算得出Ｖａｖｇ； ＝ ！ 一 ～ 北京中电华大电子设计有限责任公司 北京市 １Ｏ２２ ０９ ＋ １· 和调试，以期达到ＥＭＶ非接通信规范的要求， 在实际应用中呈现出更好的用户体验。 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程·２９ 通信技术·Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 滤渡器 放大嚣 功分器 放大嚣 溃渡器 放大器 混铺嚣 放大嚣 滤渡器 放大嚣 滤渡器 ＡＧＣ ＮＦ（ｄＢ） ２ １ ４ ２ ４ ７ ４ Ｇａｉｎ ｆｄＢ） ．２ ２０ ２０ ．２ ２０ ７ ２０ ＯＩＰ３（ｄＢｍ） １００ １ｏ０ ００ １Ｏ０ １ｏ０ ’０ｏ １００ 图１：噪声及增益仿真图 图２：ＡＧＣ上升沿响应时间图像 图３：ＡＧＣ下降沿响应时间图像 接收通道的射频部分１ｉ嘤完成对射频信 ３指标分析 号的滤波放人功分，之 经过变频器将功分的 ２路ＵＨＦ步贞段亿 Ｆ变到 ＭＨｚ，再对中频 信号滤波放大，最终进行Ｉ １动增艋控制后输出。 接收通道的电源任给符级ｆｆ源器件（放 输入信 ： 大器、ＡＧＣ）供电时，｛｛王级仃源器件需要单独 （１）频率： ＭＨｚ。奉次方案中选用的 的ＬＤＯ再次进行稳 。ＬＤＯ ｌ ＇『以保护链路中 器件的使用棚段挪 技术指标要求的频段内， 的订源器什，还仃隔离的作川 电路皈微带线的设汁按｝ｌ《｛技术指标要求的频段 进行ＩｊＨ如 ｉ盐ｌ ｔ。 ２．２发射通道原理 （２）频率步进：ｌｋＨｚ。本方案用ＦＰＧＡ 发射通道的中频信号经过两次 变频， 控制ＤＤＳ的方式提供小抓频率，ＤＤＳ选用 中频信ｎ 进入发射通道 先纾过圩关后进入滤 ＡＤ９９１２，足小数变坝的器什．频率步进ｕ，以 波器选频，冉进入混频器进行‘次卜变频，本 精确到１ｋＨｚ。 振为＊＊ＭＨｚ，ｌ 变剑＊＊ＭＨｚ，Ｉ｛ｆ放大滤波后 （３）噪声系数： ４ｄＢ（常温）。本方案 进入二次上变频器，』：变到射频化ｉ号后再经过 的噪声系数是软ｆｔ．ＳＧＷ 算得到的，将各个元 滤波放大滤波，对信号进行优化』 再输出。 器什Ｆ１身的噪声值输入，最终叮以得剑整个通 发射通道的电源 给 级ｆｊ‘源器件（放大 道的噪声系数，本方案接收通道的噪声系数为 器）供电时，每级ｆ『源器件 要单独的ＬＤＯ ３ １４ｄＢ。图１为噪声及增益的仿真图。 再次进行稳压。ＬＤＯ可以 护链路中的有源 根据以往经验，噪声系数ｎ：低温会变小， 器件，还囱‘隔离的作¨ｊ。 在高温会变人。夺方案接收通道的噪声系数往 最高温时为３．３７ｄＢ。 ２．３本振单元、时钟单元原理 （４）ＡＧＣ响应时问： ５０ｇｓ。本方案中 选用的ＡＧＣ芯片为ＡＤ８３６７，如图２，图３足 品振选用４０ＭＨｚ，通过功分器，分成４路． 一路分给接收本振作为参考． 路分给ＦＰＧＡ ＡＤ８３６７响应时间 像，这阳张图是ＡＤ８３６７ 运用征其他项日上的响随时ｉ＇ｎＪ｝鞫像，与本方案 作为时钟：一路分给发射奉振作为参考，一路 分给时钟源ｆ１＿为参学，接收奉振、发射本振由 的运用环境卡Ｉ］同，也是 ｝】频最终输出前，上 单片机给ｍ的控制信 柬 制ＤＤＳ，ＤＤＳ提 边的黄线是榆波电 线，卜变的蓝线是输出 供变频器需要的本振频率，Ｉ｛ｊ＿分别经过滤波 功率的变化嘴线。从 ｆｌ【ｊｊ’以看出以输入信号 和放大输出给接收通道的变频器 加入滤波 的瞬间为起拎点，以信号稳定为终止，ＡＧＣ 器和放大器足为Ｊ 提高通道之 Ｉ的相互隔离。 响随刚『ＨＪ：ｓ １０ｐ．ｓ。 本振单元、时钟 冗的电源 给 级有源器件 Ｌ ５）２路接收通道之 的隔离度： （ＦＰＧＡ、ＤＤＳ、放人器）供电时，每级有源 ９０ｄＢ。首先结构设汁充分考虑将２路接收通 器什需要 独的ＬＤＯ 次进｝１：稳』Ｅ。 道分斗ｆ，外壳蹙 多设置安装钉．必要时再盒 盖Ｉ 粘接吸收材料，凝防【¨妾收通道之间的信 ３０·电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＞ Ｃａｓｃａｄｅ ＴｏｔａＩ ３ ４ ３ ８ ３ １４ ３ ２Ｏ ．．３ ４０ ２０ｏｏ １ｏｏ １０ｏ １０Ｏ １ｏｏ １ｏｏ∞ 号在 的卡ＨⅡｆ 扰。２路接收通道的奉振是 由两个锁相环 独输…的 路本振信号，接收 通道之 的隔离度［｝Ｉ溉绷器匀寸频端和奉振端的 隔离度加【 功分器Ｖ＇ＪＩ￣离瞍，再加上射频滤波 器对本振信弓的抑制，ｌ 硭频器射频端 １本振 端的隔离度为２５ ｄＢ，ＪｌＪｊ分器的隔离度２０ｄＢ， 射频滤波器对小振信 的抑制３０ ｄＢ，接收通 道的隔离度为２５＋２０＋３０＋３０．共ｌ０５ ｄＢ，可以 达到９０ｄＢ以 ３．２发射通道 ３．２ １输川佶 频半范 ：ＸＸＸＭＨｚ 本次方案ｔｆｔ选用的器什的使用频段部住 技术指｝小要求的频段 ，『乜路板微带线的设计 按照技术指 要求的频段进行阻抗设计。 ３．２ ２频率步进：１ＫＨｚ 本方案以ＦＰＧＡ控制ＤＤＳ的方式提供本 振频 棼．ＤＤＳ选用ＡＤ９９１ ２．是小数变频的器 什，频 簪步进＾】Ｊ以精确剑１ｋＨｚ。 ４小结 本文设汁Ｊ ＵＨＦ频段帆载卫星通信信道 模块， 依据设汁进行Ｊ 实物生产，经测试技 术指标满足要求。 ５结束语 信道模块足ＵＨＦ频段机载卫星通信的重 要组成部分，对Ｉ 星似号的传输及解调起到关 键作用。本文 没计过程 ｝ 运用了自动增益拄 制．怏迷跳频，低噪声放人的技术，重要实现 了通道噪声低，通道增益商，通道问隔离高， 频率转换速度快等特点。 参考文献 ［１］龚仕仙，魏玺章，黎湘．宽带数字信道化 接收机综述…．电子学报，２０ｌ ３（０５）：９４９— ９ ５ ９． ［２］刘权，赵光胜，王晓东，周兴铭．认知无 线电网络信道交汇研究综述［Ｊ］．软件学 报，２ ０ｌ ４（０ ３）：６０６—６ ３０． 作者单位 中国电子科技集团公司第十研究所 四川省成 右 市６１ ００ ３ ６
