数据链系统中无线电信道一体化组件的设计

2．3 上变频通道及功放
2．3．1 功能
上变频通道主要完成将中频信号调制到更高的载波频率上。上变频通道除完成简单的变频功能以外，还应该在整个组件的整体设计中考虑在变频通道上增加放大器，为后级发射通道的功放提供合适的信号。
2．3．2 功放的设计
组件功放的功能为将预发射载波信号进行功率放大后通过天线发射出去。
(1)功放高线性度的要求
组件是应用于以数据通信为目的数据链系统，所以对信号质量要求较高。通信系统中的数字调制体制如FSK、MSK、QPSK等对功放线性度的要求不尽相同，其中QPSK对功放线性度要求较高。提高功放线性度的途径有很多种，但往往要根据整个组件的指标要求，复杂度要求来权衡使用。
(2)整机的功耗要求
设计组件中的功放设计和一个纯功率放大器的设计有一些细微的差别，这些差别当中功耗要求是首先要考虑的。功放是整个组件中功耗最大的一个单元，所以功放的功耗代表了整个组件的绝大部分功耗。降低功耗的方法基本就是提高功放的效率，从射频功放本身的设计上看，保证功率要求基本上取决于功放器件本身的性能。目前较为先进的器件是氮化镓功率器件，但采用氮化镓的方案对供电和射频匹配提出了更高的要求。在电路设计上也可以采取预失真的方式，在满足一定功率要求的情况下，提高线性度，从另一个角度等于降低了整个功放的功耗。另外一个重要途径是在微波组件中采用DC—DC变化电路或称电源模块，提高为功放供电电源模块的效率，实际上也是一个非常重要且行之有效的方法。
2．4 本振单元
本振单元是为收发变频通道提供变频所需的信号源，是整个组件技术难度较大的单元。
2．4．1 基本指标的实现
目前数据链系统中，采用单一频点通信的情况越来越少见，所以一般的方案采用锁相环技术(PLL)，或直接数字合成(DDS)。要求频率切换时间短的系统一般采用DDS实现，相位噪声要求较高或杂散抑制要求较高的系统则采用传统的锁相方案。
2．4．2 晶振对于组件指标决定性意义
在上述两种方案中，本振单元的核心器件应该是晶振，晶振的指标对组件的性能有着决定性的意义：晶振的准确度影响通信的捕获带宽，晶振的相位噪声直接影响接收机的灵敏度。
有关晶振的设计理念，设计方法有很多种，在此不再赘述有关晶振的内部的设计。而晶振的设计应首先关注上述两个基本指标。更为关键的是在高低温工作情况下，在振动工作情况下晶振指标的恶化。从晶振的实现形式上来看，恒温晶振在高低温下指标性能变化较小，而温补晶振的体积很小可以采取较好减振措施。综上，最佳的设计当然是选用恒温晶振的同时，对做良好的减震设计，如图5所示。

2．5 天线端口
在双(多)天线的系统中，组件的设计需考虑到天线方向性因素和实际使用情况，合理布局。在端口电路上则需考虑使用隔离器以满足和天线系统的良好匹配。
在单天线系统中，组件的设计需考虑到收端和发端公用一个端口，一般应用环形器或者单刀双掷开关以连接收发两个通道。同时还要考虑到天线完全开路时，发射末端对接收前端的影响。

3 一体化设计的思路
如何将各个单元组合成一个组件是此类组件的设计难点，一般的设计思路为：(1)确定外型结构和接口位置；(2)确定内部功能单元的布局；(3)考虑内部电磁兼容问题。
3．1 确定外型结构和接口位置
根据整个系统的要求确定外型结构，根据组件和其他分系统的功能分布确定各个接口位置，组件的安装方式和固定位置。这些就形成了组件设计的基本限制条件，所有的后续设计都应该依据此条件进行组件的布局。
3．2 内部功能单元的布局
内部功能单元的布局应以最易实现功能连接的设计原则进行布局：接收前端连接下变频通道；上变频通道连接功放；本振连接收发通道；接收前端发射末端连接天线端口。
3．3 内部电磁兼容问题
由于各个功能单元存在多种频率分量及各种各样的谐杂波，组合出来的频率分量就更为丰富。那么内部电磁屏蔽腔的设计显得尤为重要，各个频率变化的通道和高增益放大的电路中最好使用电磁屏蔽腔配合微波接插件，以达到组件内部电磁兼容的要求。

4 结束语
本文对数据链系统中无线电信道一体化微波组件的设计进行了描述，各功能单元的电路实现形式应根据系统要求精心设计，并注重设计关键技术环节。一体化设计应严格按照一定严谨设计思路进行布局。这样可以满足数据链系统对组件小型化一体化的要求。最终实现良好系统功能。