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超外差接收機中的濾波器介紹

發表時間:2016/8/22  來源:隨機噪聲合成孔徑雷達對抗技術  瀏覽次數:8818  
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中頻濾波器(IF filter) 

中頻濾波器相對於RF信號,工作的頻率比較低。理想的中頻濾波器如圖所示,具有平坦的通帶特性及好群延遲特性,能夠無失真的通過希望的信號,同時具有很陡的過度帶,能夠提供足夠的鄰道抑製能力。 

由於中頻濾波器處在低噪放後麵,隻要低噪聲放大器提供足夠的增益並且不引入過多的信號失真,中頻濾波器的插損就可以忽略。 

中頻濾波器體現的主要接收機指標就是鄰道抑製能力,中頻濾波器可獲得典型鄰道抑製能力範圍從30dB到90dB。信道間隔12.5k的PMR係統中使用的中心頻率21.4M,通道7.5kHz的晶體濾波器,帶外抑製能力可達90dB(距離中心點8.75k)。 

中頻濾波器必須考慮頻率偏差(接收機和發射機晶振不匹配引起或者溫度變化造成),因此中頻濾波器帶寬通常大於信號帶寬,這樣會引起鄰道抑製能力的降低。而針對altenate信道及更遠信道的抑製能力主要由中頻濾波器過渡帶下降速度及最終的阻帶抑製能力決定。 

鏡像抑製濾波器(Image filter) 

為了討論方便,這裏猛虎視頻規定本振頻率小於射頻頻率,之所以要抑製鏡像信號,是因為鏡像信號在下變頻會和希望的信號落在同樣的帶寬內。 

鏡像信號的抑製能力通常由輸入帶通濾波器和鏡像抑製濾波器共同決定。由於這兩個濾波器都工作在RF頻率,因此需要很高的Q值,高Q值濾波器既昂貴又難實現,因此通常輸入帶通濾波器和鏡像抑製濾波器的帶寬相對比較高,以降低Q值。 

同時需要注意輸入帶通濾波器處在接收機輸入端,因此該濾波器是接收機噪聲係數(NOISE FIGURE)的主要貢獻者,為了降低接收機總的噪聲係數,提高靈敏度,就需要輸入帶通濾波器具有比較小的插損。 

而鏡像抑製濾波器由於處於低噪聲放大器後麵,其插損對接收機整個噪聲係數(NOISE FIGURE)貢獻較小,但前提是LNA具有足夠的增益及線性性,對輸入信號放大而不引起失真。 

在超外差接收機結構中,通常固定中頻(IF)頻率,由於接收機需要接收一個頻帶內的多個信道的信號,因此要求鏡像抑製濾波器對多個信道都能提供足夠的鏡像抑製能力。 

鏡像信號抑製能力通常要求範圍從40dB(DAB)到70dB(PMR係統)。為了對多個信道提供足夠的鏡像抑製能力,一種方法是利用一個固定的鏡像抑製濾波器,這個濾波器帶寬足夠寬,覆蓋整個頻帶內的信道。如圖所示: 

鏡像抑製濾波器覆蓋了整個頻帶,通過調整本振頻率,將需要的信道下變頻到固定中頻。鏡像濾波器的設計就需要滿足兩個條件(這裏假定本振頻率小於射頻頻率) 

(1)鏡像濾波器的帶寬能夠覆蓋整個頻帶 

(2)最高頻率信道的鏡像信號處在鏡像濾波器帶外 

例如,針對係統參數:信道間隔2M,中心頻率340M,信道數5,分別處於頻點336M,338M,340M,342M,344M,中頻頻率36.13M。 

針對條件1,鏡像濾波器帶寬最小10M,其兩端截止頻率345M,335M 

針對條件2,其最高頻率信道鏡像頻率處於271.74M 《 335M 

其實針對條件(1)、(2),理論條件下,能不能設計固定鏡像濾波器,就看能不能滿足條件整個頻帶帶寬小於兩倍中頻帶寬。 

如果需要使用固定抑製鏡像濾波器,就需要提高中頻頻率。而過高的中頻頻率,導致工作在中頻的窄帶通道選擇濾波器設計困難。 

通常的解決辦法 

設計寬帶的中頻濾波器,同時利用二次混頻將高中頻信號下變頻到低中頻,使用這種方法需要注意,要保證通道濾波器之前所有接收機模塊的線性性,同時要濾除二次混頻之前形成的鏡像信號。   

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