隹Isl^iSls V12021年第03期(总第219期)
敌我识别某信道模块低温发射杂散超差的分析与解决
胡宗旭
(中国电科第十研究所共性技术部，四川成都610036)
摘要：介绍了敌我识别某信道模块的基本组成和简单原理，围绕信道模块低温发射杂散超出规定的指标范围进行描述、分析，并针对其超差采取有效的解决措施。
关键词：发射杂散；深度饱和；寄生辐射；变频产物；温度控制
中图分类号:TN92文献标识码:B文章编号:2096-9759(2021)03-0135-03
0引言
随着信息化的高速发展，近代国外发生的历次战争中单一军兵种作战己成为历史，普遍釆用多军兵种联合协同作战。而协同作战动态战场必须依靠敌我识别系统快速准确的分辨出战场中目标的敌我属性，为了最大限度的减少误杀误伤风险。近代的海湾战争、科索沃战争、利比亚战争中都出现了混淆敌我而造成损失惨重的例子。
本文介绍的信道模块在敌我识别整套系统中承担着接收和发射的信息传输功能，对模块指标的稳定性、可靠性有了严格要求，特别是全温状态下对各项指标都有严格规定。
在批生产过程中低温指标测试时，发现发射带外杂散抑制不合格率在30%以上。针对信道模块低温状态下发射杂散超差，合格率低现象，本文阐述了模块的结构组成和框图工作原理，并对杂散的形成，发射杂散对系统的负面影响，有效抑制或减小发射杂散进行描述、分析和解决措施。
1模块结构组成及各部分功能作用
信道模块主要由电源频综部分、滤波器部分、本振放大部分、混频器部分、接收放大部分、发射放大部分、开关转换部分、低频控制板部分等八大部分组成。结构构成图见图1。
电源频综部分属于外协件，主要给模块提供+8V、+5V、-5V 三组电源供电以及各部分需要的频率源。
滤波器部分主要对输入输出的中频、射频频率滤波。对信号在传输、交换、放大过程中产生的杂散进行抑制。
本振放大部分主要对频综提供的两路本振频率信号进行放大，将放大后的频率信号供给混频器，利于混频器有效混频。
混频器部分的作用是将放大后的两路本振频率分别同中频、射频频率混频，混频后的中频、射频频率供给发射用或混频后的两个中频频率供给接收用。
图1信道模块结构图
接收放大部分的作用是将外界微弱的射频信号经天线接收进来通过接收放大器进行有效放大、滤波、两次混频后得到70MHz中频频率信号，再将该70MHz中频频率信号放大到模块要求范围输出给下一个模块。
发射放大部分是接收的反过程，将前一级模块送来的70MHz中频频率信号放大，通过两次混频后得到相应的射频频率信号，再将该信号有效放大到指标要求范围通过天线对外界发射出去。
开关转换部分的作用是对各功能的切换，实现接收通路、发射通路、发射和差通路的畅通。
收稿日期：2021-01-27
作者简介：胡宗旭(1970-)，男，四川成都人，大专学历，技师职称，多年从事军用通信电台的维修工作，现就职于中国电科第十研究所共性技术部。
扩大，系统在稳定性、健壮性方面需要通过不断的总结提炼来对系统架构进行不断的优化和调整，对于
在架构设计时通过逐步的定性推演以及定量分析来预测未来出现的风险，从而使架构能够更加的动态灵活。
参考文献：
[1]Project Management Institute.敏捷实践指南[M].电子工
业出版社,2018.
[2]易伟.公众平台搭建与开发解密[M].机械工业出版社,
模块电源图片
2015.
[3]柳峰.平台应用开发方法、技巧与案例[M].机
械工业出版社,2015.
[4]王新栋.架构修炼之道：亿级网关、平台开放、分布式、微服
务、容错等核心技术修炼实践[M].电子工业出版社,2019.
[5]李伟.RocketMQ分布式消息中间件：核心原理与最佳实
践[M].电子工业出版社,2020.
[6]李家智.Spring Boot2精髓：从构建小系统到架构分布式
大系统[M].电子工业出版社,2017.
[7]拉杜•乔戈(Radu Gheorghe)，马修•李•欣曼(Matthew,
Lee,Hinman)，罗伊■罗素(Roy,Russo).Elasticsearch实战[M].人民邮电出版社,2018.
135
低频控制板部分主要对各功能的实现提供供电控制。
2信道模块低温发射杂散超差分析
发射杂散—
—即主信号或有用频带以外的其他无用信号。指发射机必要带宽之外的一个或多个频率的发射杂散，其电平可以降低而不致影响相应信息的传递。发射杂散它包括：
（1）谐波分量一§波频率为主谱信号频率的整数倍；
⑵寄生辐射—
—既不依赖于发射机的载频、特征频率（在给定的发射中易于识别和测量的频率）而产生，也不依赖于产生载频、特征频率的本地振荡器而产生的发射，它是一种由发射设备外界或内部偶然产生的杂散发射；
（3）互调产物何两个或两个以上的频率信号，在发射机的非线性特性的作用下，所形成的新的频率成分。包含有两类：一类是发射的载频信号、特征频率信号、谐波信号和产生载频、特征频率过程的新成分之间的互调所形成的产物；另一类是来自同一个或若干个不同的无线电发射系统的相同的发射频率信号，或上述各种其他信号之间的相互调制所形成的产物。
⑷删产物一在两个必要频率变换过程中产生有用频率以外的新的频率成分、以及必要频率以外的频率相互变换过程中产生的新的频率成分。
无线电发射设备的杂散发射是产生通信干扰的重要原因之一。这些杂散辐射出去都会对其他的无线通信系统造成干扰，为了提高系统的电磁兼容性能，以便与其他系统共存，因此必须对发射杂散加以控制。由于其发射杂散电平可以降低而不致影响相应信息的传递，所以对该技术指标提出规定限制，敌我识别某信道模块发射带外杂散抑制技术指标要求刼dB。
由于该信道模块是定型后的首次批生产，在调试生产过程中遇到各种问题在所难免。在调试生产过程中发现：首批调试10套，常温各功能指标调试合格，做高低温摸底试验时，低温有4套发射带外杂散抑制指标不合格，其他各功能指标合格。第二批调试9套，常温各功能指标调试合格，做高低温摸底试验时，又发现低温有3套发射带外杂散抑制指标不合格，其他各功能指标合格。根据两次分批到达模块调试温度摸底试验情况看，共计19套模块有7套不合格，不合格率在30%以上。
针对低温发射杂散超差这一故障现象分析，引起发射杂散指标不合格的原因是多种的，可大致归纳为以下五种:①谐波分量过大;②外界干扰引入发射杂散;③模块自身干扰引入发射杂散;④发射某级放大器低温自激引入发射杂散;⑤发射某级放大器低温工作状态变化，放大量过大引起发射杂散超差。
3故障定位
3.1谐液分量过大
经分析，谐波分量的频率落在发射工作频率的整数倍，而放大器自身特性已不能满足谐波分量频率的有效放大，故障复现时用频谱仪观察，确认无谐波出现，表明此现象与谐波分量过大无关。
3.2外界干扰引入发射杂散
该现象仅在低温时出现，和常温高温不同处仅快速温变箱工作模式不同，快速温变箱低温工作时压缩机启动工作，由压缩机启动干扰（航空电台模块调试时曾有温箱压缩机干扰例子）。故障复现时将快速温变箱停止，停止低温压缩机工作，在频谱仪上测得发射杂散无改善，表明此现象与快速温变箱低温工作时压缩机工作无关。
3.3模块自身干扰引入发射杂散
自身干扰有电源供电干扰、放大器级间串扰、屏蔽隔离不佳干扰引入发射杂散。用示波器检查测试模块内部+8V,±5V 电源供电正常，无纹波干扰；将内部发射单元小盖板四周填补银浆（见图2），提高放大器级间隔离度；将内部单元外盖板和模块大盖板重新装配，使其屏蔽良好。低温测试时在频谱仪上测得发射杂散无改善，表明此现象与模块自身干扰无关。
3.4发射某级放大器低温自激引入发射杂散
弓I起自激振荡的原因有多种，其基本原理是形成了局部正反馈。自激分低频自激和高频自激，根据测试经验，低频自激和高频自激可以在频谱仪上有明显区别。低频自激杂波主要出现在距主谱几千赫兹至几兆赫兹；高频自激杂波主要出现在距主谱几兆赫兹至几十兆赫兹，甚至上百兆赫兹；共同点是都能够在频谱仪上观测到自激波谱频率不是固定不变的，都会随温度变化而漂移变化。低温故障出现时在频谱仪上没有观测到上述的频率和漂移现象，表明此现象与发射某级放大器低温自激无关。
3.5发射某级放大器低温工作状态变化，放大量过大引起发射杂散超差
根据原理可知，发射中频信号的输入频率为70MHz幅度为-10dBm的信号经前一级模块送来，加到70MHz中频滤波器滤波后，经过两级中频放大器放大，然后经滤波器滤波、再经4个转换开关和两个混频器混频后，加到发射放大器2（推动级）输入端信号的实测值为负值（-15左右〉。而为了获得良好的平坦度输出，发射放大器3（末级功放）工作在深度饱和范围，那么，放大器2就必须提供足够的推动功
率才能满足末级功放深度饱和工作要求。由此可见，天线输出满足30dBm左右要求完全取决于发射放大器2和发射放大器3o
四周填补银浆
图2单元小盖板四周填补银浆处
由于发射放大器3（末级功放）工作在深度饱和范围，在低温狀态和常温状态输出功率变化不大。基于放大器自身特性，其放大量低温大于常温，高温小于常温，对于发射放大器2来讲也不例外。该放大器常温要求必须有足够宽的放大范围，
136
提供足够的推动功率。而该放大器常温工作时并未工作在饱和范围，在低温工作时放大量必然大于常温，固将发射滤波器抑制后送来的微弱带外杂散一并放大送给末级功放（放大器2输出无滤波器抑制杂散，放大后的杂散波谱信号一并送入末级功放末级功放深度饱和工作仅对主谱信号饱和，而对推动级送来的杂散波谱信号仍会继续放大，经两级功率放大器连续放大后的杂散波谱信号，低温必然会大于常温。从而在频谱仪上观测到杂散波谱严重超差，而主信号变化不大。
为了验证上述分析的有效性，故障复现时将70MHz中频信号减小3dBm，在频谱仪上观测到杂散波也相应减小了3dB，小信号的输入与输出呈线性关系，而主谱信号并未改变，证明确实因放大量过大引起发射杂散超差。
4解决措施
将发射放大器2引入温度控制，低温工作时降低该放大器放大量，高温工作时提高放大量，常温保持不变，最终达到低温、高温、常温一致或接近一致。
发射放大器2工作特点：该放大器栅极由-5V分压供电,-5V电压由对地电阻R49分压后加到发射放大器2栅极，分压得到对地电压越小，该放大器放大量越强；分压得到对地电压越大，该放大器放大量越小（见图3）。
引入温度控制原理：常温放大量适当，满足放大器工作要求，各功能指标合格。随着低温温度逐渐变低放大器放大量也逐渐增大，控制放大器栅极负压随温度的逐渐变低而逐渐增大。在高温时呈反方向变化，从而总体控制保持低温、高温、常温指标一致或接近一致。
具体做法：在R49两端并联一只温度补偿热敏电阻R0（见图4）o该热敏电阻R0特性是：常温+259时，阻值在650Q左右；低温温度越低阻值越大,・50°C时，阻值在15KQ左右；温度越高阻值越小,+7（TC时，阻值在100Q左右。符合控制放大器栅极负压随温度的逐渐变化而变化的作用»
重新匹配调整R39和R49两只电阻阻值，使其电流、电压满足该放大器在常温状态下栅极负压供电要求和指标要求。常温调整好R39和R49两只电阻阻值后，再根据低温和高温相对于常温的指标差异性，对R49电阻做小范围微调即可。R49阻值微调方向为：低温杂散越差于常温,R49阻值就越应该增大；如果低温优于常温越多，那么R49阻值就应该相应的减小，使低温、常温指标一致或接近一致。如果现象为常温、低温杂散好，高温差，说明R49电阻取值不恰当，应重新匹配调制R39和R49两只电阻的取值范围。根据经验，原则上是低温或高温杂散越差,R49电阻取值范围要越大,R39电阻阻值也要相应增大，低温或高温对杂散的控制能力就会变得越强。
来自删網
5结语
通过对低温杂散超差的7套信道模块逐一进行改进，改进前的常温、低温、高温杂散波形图如图5所示。引入温度控制后常温、低温、高温杂散均能满足指标要求（见图6），其他各项功能指标全部合格，说明方法得当，控制有效。
图5
引入沮度控制后
常i fi杂IfrHdB低£Att43dB
图6
6结语
通过引入温度控制方法，在后续的调试过程中有效控制了低温发射杂散超差问题，破解了信道模块合格率低的难题。在后续批生产中，模块图纸已按照图7作了相应设计更改。
137

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。