基于数字接收机的定位定向接收系统设计

基于数字接收机的定位定向接收系统设计
作者：刘数奇张喆
来源：《数字技术与应用》2014年第06期
摘要：针对现阶段对接收机的小型化和通用化的要求，为了尽可能增加各单元的通用性，降低设计成本，本文提出了一种基于数字接收机的定位定向接收系统设计。

文中详细介绍了该接收机设计原理和部分性能指标，提出了一种新的设计方法，降低了接收系统单元数量、节约了设计成本，减少了整个组合的结构空间和重量，具有灵活性强，电路简单，容易实现等优势，可广泛应用于各种定位定向接收系统。

关键词：定位定向数字接收机小型化
中图分类号：TN953+.7；TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）06-0188-01
随着数字接收机的发展，数字电路承担了越来越多的原来由模拟电路承担的功能，另一方面随着接收机小型化、集成化程度的进一步提高，对接收机设计提出了更高的要求，通用化、模块化、数字化成为未来接收机的发展方向。

本文提出了一种大动态、数字化接收机的设计，电路简单、易于实现，小型化设计减少了接收系统的单元数量，可靠性高。

也使得设计工作更加灵活，可满足不同需求，该接收系统的原理详见图1。

1 定位定向接收系统
定位定向接收系统，具有被动接收、定向、干扰发射等功能，可广泛应用于船舶定位、救援定位等场所，一般为3路或多路接收。

本文介绍的接收系统接收来3路C波段信号，经滤波、放大、混频，对3路信号进行增益及相位的归一化处理，并在30MHz中频实现数字化处理功能，该接收机原理见图1。

2 信号大动态范围原理
由于定位定向接收系统需要对不同距离的信号进行采集和分析，对整个系统的动态范围要求较高，因此在模拟接收部分使用了近程增益开关和自动增益控制等方法使整个接收系统的动态范围达到70dB以上。

在第一中频信号输入的隔离器和滤波器之后选用Hittite公司的数控衰减器HMC425LP3作为近程增益控制开关，可实现20dB的近程增益控制。

同时使用了迟滞比较器对进程增益开关进行控制，防止因输入信号的波动造成开关的频繁动作。

第三中频的自动增益控制运用2级AD8368的级联模式，并用后级的功率检测信号来同时作为前后级的增益控制输入，可同时控制两个AD8368的增益平均分配增益，防止了前一级AD8368过早进入饱和的情况，可实现50dB的动态范围。

3 中频信号全数字化处理
考虑到体积要求和现代接收机的发展方向，定位定向接收系统在30MHz中频采用了数字化处理方法。

数字接收机对30MHz模拟中频信号通过高精度的模数转换器AD6645进行模数转换后，采用一片大规模的可编程逻辑器件FPGA实现了在自动控制状态下三通道信号的方位和俯仰误差信号分离及数据处理，最后通过串口将2路误差数据传送给伺服控制系统。

用两块数字中频接收机可同步实现两个波段自动跟踪系统，实现了以下功能，软件流程见图2。

4 设计的优点
该定位定向接收系统使用了模块化设计方法，增强了整个系统地通用性，具有如下优点：
（1）在加入近程增益开关及自动增益控制模块后使系统地动态范围达到70dB以上。

对器件及程序进行简单改动后，可适用于不同频率，不同功能的接收系统。

（2）高速的A/D转换，采用了信噪比高，转换位数高的模数转换器，有了更大的检测动态范围。

（3）数字化中频实现了数字本振，数字混频，数字滤波和抽取，使用数字的方式实现，可灵活的处理数据，调试参数，精度和一致性更加。

5 结语
该定位定向接收系统使用了数字化中频接收机，与传统模拟接收机相比。

具有设计集成度高、可靠性好、性能优越、体积小、集成度高、调试方便、处理速度快，调试方便等特点，代表了接收机平台化、模块化的发展方向。

参考文献
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