某型接收机灵敏度下降的故障分析及解决方法

2022-05-26邹蓉

机电信息 2022年10期

关键词：灵敏度

摘要：简单介绍了某型接收机的工作原理，详细分析了接收机F1频点的灵敏度比正常值偏低的故障原因，并阐述了检修过程。针对故障原因，提出了利用增加低通滤波器改善二次谐波对接收机灵敏度影响的改进方法。

关键词：灵敏度;二次谐波;混频器

中图分类号：TN850.1 文献标志码：A 文章编号：1671-0797（2022）10-0074-04

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

0 引言

在无线通信系统中，接收机的接收灵敏度是影响通信传输距离的重要指标之一[1]。接收机作为通信系统中最关键的部分，其自天线感应的信号频率成分很多，既有信号成分，又有其他频率成分，有的与信号频率相同或相近，会直接干扰信号;有的虽与信号频率相差较远，但如果通过高放电路加到混频器，在混频器的非线性作用下相互组合而进入接收机的中频通道，也会形成谐波干扰[2]。接收机的主要功能之一就是减小谐波对有用信号的影响，提高接收效果[3]。

设计师对于一种接收机中信号的产生、传输和可能遇到的问题都给予了足够重视，但是在生产调试过程中还存在一些问题，下面针对调试过程中接收灵敏度不达标的问题进行分析，并对接收机进行相应的改进。

1 问题原理分析

1.1 接收机工作原理

圖1给出了该接收机模块的简单工作原理框图[4]，射频信号经过高放单元完成低噪声放大后，与高本振混频得高中频，然后通过滤波器滤波、放大，再与低本振混频后产生低中频信号，中频信号滤波、放大处理后输出到模块信号处理单元。

1.2 存在的问题

该接收机调试过程中，存在F1频点的接收灵敏度不满足指标要求的问题，造成接收机灵敏度和中频输出范围均不合格。

首先在接收灵敏度不合格的模块中随机抽取5套在F1频点进行了测试，F1频点灵敏度、中频输出范围如表1所示。

通过模块中频输出端输出的增益来分析灵敏度下降的原因，将频谱仪的分析带宽设置为100 MHz，发现5套抽查模块的中频频谱图都存在一个频率为Fb2、幅度较大的干扰信号，此干扰信号恰好是F1频点的本振信号Fb1的二次谐波，实验所测F1频点灵敏度、中频输出范围、二次谐波幅度数据如表2所示，二次谐波的幅度太大，导致接收灵敏度下降。

2 原因分析

在混频器的LO端口与IF端口接两根检测线测试混频器对本振及二次谐波的隔离度，满足指标要求。但混频器对二次谐波却几乎没有隔离，所以怀疑混频器出现批次性问题，于是从库房领取两支不同型号的混频器（TUF-3、TUF-5）取代TUF-3+在高放1、高放2上做实验，混频器TUF-3、TUF-5对二次谐波的隔离度只有13 dB或14 dB。

为进一步证实器件TUF-3+是否故障，将混频器射频输入端与前级电路断开，用信号源模拟高放，设置信号源频率为F1，幅度为-83 dBm，对高放3、高放4、高放5进行测试，发现灵敏度、中频输出范围指标完全合格，说明混频器TUF-3+无故障。

把高放1、高放2内混频器换回TUF-3+，继续对5套模块进行实验，在高放输出端即混频器的RF输入端连接测试线缆至频谱仪，测试高放输出端二次谐波，结果如表3所示。

从表3数据可看出，高放输出端二次谐波输出幅度过高，断开混频器，单独观察高放输出端，发现5套模块高放输出幅度没有变化，二次谐波Fb2却消失了。因此，认为造成模块灵敏度下降的原因为中频输出端二次谐波Fb2过高。

3 解决方案

针对二次谐波Fb2过高的问题，需要找出一个合理的解决方案，因此进行了多项实验，在高放输出端与混频器之间加装一个隔离电阻，使放大器与混频器能够更好地匹配，从而使二次谐波Fb2得以有效抑制。

随机抽取两个高放单元（编号为1#、2#），在高放输出端及混频器中频输出端对相关指标进行测试，测试数据如表4所示。

在高放输出端与混频器之间分别加装15～30 Ω的隔离电阻，对指标进行测试，测试数据如表5所示。

从表5中的实验数据可发现所加装电阻阻值越大，高放增益越小，对二次谐波Fb2的抑制效果越好。由于模块整个通道增益不可调，如果高放增益衰减1.2 dB以上，那么F3频点的灵敏度及中频输出幅度高温时将达不到指标要求，因此采用24 Ω左右的电阻比较合适。但存在一个问题：模块后续进行振动试验时，该电阻放置位置可能导致模块无法通过振动可靠性试验，因此需要寻找更加合适的方法解决此问题。

为此，想到一个更好的方法：尝试加装电感线圈，在电容C64的后面加接一个？准2、圈数为4圈的电感线圈L22用于滤波，增加电感线圈电路图如图2所示。

该线圈的感抗在20 Ω左右，它与串电阻相比有比较大的优点：首先它不损耗高频信号的能量，其次它的感抗较加装电阻而言，一样能够达到阻抗匹配的目的。所以，决定用这个线圈代替前面实验所采用的电阻，进一步解决F1频点本振的二次谐波对灵敏度影响的问题。电感线圈实验数据如表6所示。

从表6得出的实验数据来看，这种办法能够很好地隔离Fb1的二次谐波，电感滤波能改善Fb1本振二次谐波对灵敏度的影响。

为了更好地完善模块的性能，再次进行实验，在混频器的输出端加装一个五阶低通滤波器，能达到完全抑制Fb1的二次谐波的目的。五阶低通滤波器电路图如图3所示。

五阶低通滤波器幅频曲线如图4所示。

从图4五阶低通滤波器幅频曲线图可看出：

（1）该低通滤波器在频率为IF处的插入损耗为1.03 dB，从以上实验可知，只要插入损耗控制在1.2 dB之内，都不会影响高放单元的指标。

（2）该低通滤波器对本振信号Fb1的二次谐波Fb2的抑制量可达到50 dB，本振信号Fb1的二次谐波基本淹没在噪声中，二次谐波问题得以根本解决。

再次对接收模块的灵敏度和中频输出范围进行测试，F1频点灵敏度、中频输出范围如表7所示。

从表7测试结果可知，模块的灵敏度严格控制在指标范围内，采用这种方法把故障解决，模块交给整机进行验证，针对F1频点的本振信号Fb1的二次谐波影响灵敏度低的故障不再发生。

4 结语

某模块灵敏度及中频输出幅度低的故障得到彻底解决，设计师采纳了在混频器的输出端加接一个五阶低通滤波器电路进行电路优化并完成相关图纸归档，为后续模块的生产提供了有力保障。