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摘 要：近年来，随着航电系统向综合化、模块化、通用化的方向发展，仪表着陆接收机不再以独立的设备出现，而是以一种接收模块的形式出现在综合航电系统中，为正在着陆的飞机提供引导信息。而射频接收通道作为仪表着陆系统接收模块的重要组成部分，直接影响到仪表着陆功能。本文根据某通信导航系统对仪表着陆系统接收模块的要求，对仪表着陆系统接收模块的射频接收通道进行了设计与实现。
关键词：射频接收通道；仪表着陆系统；自动增益控制
中图分类号：TN851 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0311-02
引 言
仪表着陆系统简称ILS，是飞机着陆时进行着陆引导的标准辅助系统。其作用是向着陆过程中的飞机提供航向道和下滑道的着陆引导信息，因此它的接收机性能至关重要。
1 仪表着陆系统接收机的组成
仪表着陆系统接收机主要由航向接收通道、下滑接收通道、接口板、信号处理部分和电源转换等组成。它主要是将接收到的航向和下滑信号转换至中频信号，之后进入A/D采样，送至信号处理进行解算得到航向和下滑的角度信息。下面主要涉及的是航向和下滑接收通道的设计分析。
2 航向和下滑接收通道的主要技术指标
（1）射频输入信号
①频率范围
航向：108.10～111.95MHz；
下滑：329.15～335.00MHz。
②动态范围
航向：-100～-20dBm；
下滑：-100～-20dBm。
（2）噪声系数：≤10dB。
（3）中频输出：70MHz。
（4）中频输出幅度：-5～+8dBm。
（5）中频6dB带宽
航向：≥24kHz；
下滑：≥46kHz。
（6）中频60dB带宽
航向：≤90kHz；
下滑：≤120kHz。
（7）镜频抑制：≥70dB。
（8）邻波道抑制
航向：≥60dB；
下滑：≥60dB。
3 接收通道的设计分析
这两个接收通道特点是灵敏度高、动态范围大，镜频抑制高，因此采用了超外差式接收机以获得较高的灵敏度，使用VGC放大器来扩展动态范围，采用检波器来取的AGC环路的控制电压。
由于航向和下滑信号是从同一个天线接收进来的，所以在两个接收通道的前端使用了一个功分带通滤波器。
3.1 航向接收通道方案
航向接收通道由于接收的信号频率较低，一次混频到70MHz时镜频抑制的指标比较难达到，所以采用两次混频技术。接收通道由低噪放、混频电路，中频滤波放大电路，AGC电路等组成。航向通道接收108.10～111.95MHz的信号，经过第一次混频输出390MHz的第一中频信号后，再经过第二次混频输出70MHz的第二中频信号，放大后输出幅度为0dBm的70MHz中频信号。
镜频抑制是通过前端的功分带通滤波器和一混频后的声表滤波器来实现的。由于采取了二次混频，镜频信号能被很好的抑制掉。
为了满足动态范围使用了两级0-40dB范围的VGC放大器。AGC的控制电压是将放大后的信号经过耦合器将耦合的信号送入检波器，检波后的信号经过滤波、放大后形成AGC电压，AGC电压并联控制两级VGC放大器。
邻波道抑制指标是通过在70MHz中频信号上使用两级晶体带通滤波器来实现的。该滤波器特点是：矩形系数好，带内波动小，插损较小，而且在带通滤波器中只有晶体滤波器能做到这么窄的带宽下达到需要的抑制。
3.2 下滑接收通道方案
滑接收通道的原理和航向接收通道的基本相似，唯一不同的是下滑接收通道接收329.15～335MHz的信号，经过一次混频即可得到70MHz的中频信号。
镜频抑制是通过前端的功分带通滤波器来实现的。由于镜频频率在190MHz左右，可以被功分带通滤波器抑制掉80dB以上。
动态范围和邻波道抑采用了和航向接收通道一样的解决方法。
3.3 AGC电路设计
无线射频收发系统中，由于信号传播过程中路径损耗不同、发射机和接收机之间距离的变化、接收机环境的变化以及其他频段信号的干扰等因素，使得接收机接收的信号强度有很大起伏。但是，接收机的信号处理部分一般只能处理中频幅度稳定的信号，因此接收机必须在接收到的射频信号幅度不同时增益可调。
为了实现接收机输出中频信号幅度的稳定，需要采用AGC技术，它可以根据接收信号的大小来自动调整射频接收通道中可调增益器件的增益。即当中频幅度过小时，增加射频接收通道的增益；当中频幅度过大时，降低射频接收通道的增益。其原理框图如图1。
在AGC电路中主要使用了以下器件：
（1）检波器
检波器是AGC电路方案中非常重要的器件，AGC电路的性能直接受到它性能好坏的影响。检波器主要产生AGC控制电压，它将影响AGC环路响应时间等重要指标。
AGC电路中检波器将输入的信号功率转换为电压输出，从而得到控制电压去控制射频接收通道中的可控增益器件。这就要求检波器能很好地检测出它输入端的信号功率。最终选择了AD公司的真功率检波器AD8361。AD8361是一种平均响应功率检测器，它的输出是一个线性响应直流电压，转换增益为7.5V/Vrms。
（2）运算放大器
在本方案中，檢波器输出的直流电压较低无法达到控制压控增益器件的电压范围，需要用到运算放大器AD824将检波器的输出电压放大到合适的范围。
检波器输出的检波电压在输入信号大的时候输出电压大，输入信号小的时候输出电压小，这与VGC放大器和压控衰减器的电压控制方式刚好相反，所以运算放大器采用反向输入，这样运算放大器的输出电压与压控增益器件的电压控制方式相同。
4 结束语
在实际电路设计时，还需要充分考虑到结构要求、环境适应性、电磁兼容性等其他方面因素，以及在整机联试中出现的问题对接收通道的各级设计进行改进和完善。本方案已经在公司的多个产品上得到了实际应用，达到了设计要求的各项技术指标。
参考文献
[1]茅 成.基于综合化的超短波通信与仪表着陆功能设计与实现[D].电子科技大学，2011.
[2]战晓苏.信息化战争与武器装备信息化的若干问题探讨[J].国防技术基础，2010（12）.
收稿日期：2018-5-10
关键词：射频接收通道；仪表着陆系统；自动增益控制
中图分类号：TN851 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）17-0311-02
引 言
仪表着陆系统简称ILS，是飞机着陆时进行着陆引导的标准辅助系统。其作用是向着陆过程中的飞机提供航向道和下滑道的着陆引导信息，因此它的接收机性能至关重要。
1 仪表着陆系统接收机的组成
仪表着陆系统接收机主要由航向接收通道、下滑接收通道、接口板、信号处理部分和电源转换等组成。它主要是将接收到的航向和下滑信号转换至中频信号，之后进入A/D采样，送至信号处理进行解算得到航向和下滑的角度信息。下面主要涉及的是航向和下滑接收通道的设计分析。
2 航向和下滑接收通道的主要技术指标
（1）射频输入信号
①频率范围
航向：108.10～111.95MHz；
下滑：329.15～335.00MHz。
②动态范围
航向：-100～-20dBm；
下滑：-100～-20dBm。
（2）噪声系数：≤10dB。
（3）中频输出：70MHz。
（4）中频输出幅度：-5～+8dBm。
（5）中频6dB带宽
航向：≥24kHz；
下滑：≥46kHz。
（6）中频60dB带宽
航向：≤90kHz；
下滑：≤120kHz。
（7）镜频抑制：≥70dB。
（8）邻波道抑制
航向：≥60dB；
下滑：≥60dB。
3 接收通道的设计分析
这两个接收通道特点是灵敏度高、动态范围大，镜频抑制高，因此采用了超外差式接收机以获得较高的灵敏度，使用VGC放大器来扩展动态范围，采用检波器来取的AGC环路的控制电压。
由于航向和下滑信号是从同一个天线接收进来的，所以在两个接收通道的前端使用了一个功分带通滤波器。
3.1 航向接收通道方案
航向接收通道由于接收的信号频率较低，一次混频到70MHz时镜频抑制的指标比较难达到，所以采用两次混频技术。接收通道由低噪放、混频电路，中频滤波放大电路，AGC电路等组成。航向通道接收108.10～111.95MHz的信号，经过第一次混频输出390MHz的第一中频信号后，再经过第二次混频输出70MHz的第二中频信号，放大后输出幅度为0dBm的70MHz中频信号。
镜频抑制是通过前端的功分带通滤波器和一混频后的声表滤波器来实现的。由于采取了二次混频，镜频信号能被很好的抑制掉。
为了满足动态范围使用了两级0-40dB范围的VGC放大器。AGC的控制电压是将放大后的信号经过耦合器将耦合的信号送入检波器，检波后的信号经过滤波、放大后形成AGC电压，AGC电压并联控制两级VGC放大器。
邻波道抑制指标是通过在70MHz中频信号上使用两级晶体带通滤波器来实现的。该滤波器特点是：矩形系数好，带内波动小，插损较小，而且在带通滤波器中只有晶体滤波器能做到这么窄的带宽下达到需要的抑制。
3.2 下滑接收通道方案
滑接收通道的原理和航向接收通道的基本相似，唯一不同的是下滑接收通道接收329.15～335MHz的信号，经过一次混频即可得到70MHz的中频信号。
镜频抑制是通过前端的功分带通滤波器来实现的。由于镜频频率在190MHz左右，可以被功分带通滤波器抑制掉80dB以上。
动态范围和邻波道抑采用了和航向接收通道一样的解决方法。
3.3 AGC电路设计
无线射频收发系统中，由于信号传播过程中路径损耗不同、发射机和接收机之间距离的变化、接收机环境的变化以及其他频段信号的干扰等因素，使得接收机接收的信号强度有很大起伏。但是，接收机的信号处理部分一般只能处理中频幅度稳定的信号，因此接收机必须在接收到的射频信号幅度不同时增益可调。
为了实现接收机输出中频信号幅度的稳定，需要采用AGC技术，它可以根据接收信号的大小来自动调整射频接收通道中可调增益器件的增益。即当中频幅度过小时，增加射频接收通道的增益；当中频幅度过大时，降低射频接收通道的增益。其原理框图如图1。
在AGC电路中主要使用了以下器件：
（1）检波器
检波器是AGC电路方案中非常重要的器件，AGC电路的性能直接受到它性能好坏的影响。检波器主要产生AGC控制电压，它将影响AGC环路响应时间等重要指标。
AGC电路中检波器将输入的信号功率转换为电压输出，从而得到控制电压去控制射频接收通道中的可控增益器件。这就要求检波器能很好地检测出它输入端的信号功率。最终选择了AD公司的真功率检波器AD8361。AD8361是一种平均响应功率检测器，它的输出是一个线性响应直流电压，转换增益为7.5V/Vrms。
（2）运算放大器
在本方案中，檢波器输出的直流电压较低无法达到控制压控增益器件的电压范围，需要用到运算放大器AD824将检波器的输出电压放大到合适的范围。
检波器输出的检波电压在输入信号大的时候输出电压大，输入信号小的时候输出电压小，这与VGC放大器和压控衰减器的电压控制方式刚好相反，所以运算放大器采用反向输入，这样运算放大器的输出电压与压控增益器件的电压控制方式相同。
4 结束语
在实际电路设计时，还需要充分考虑到结构要求、环境适应性、电磁兼容性等其他方面因素，以及在整机联试中出现的问题对接收通道的各级设计进行改进和完善。本方案已经在公司的多个产品上得到了实际应用，达到了设计要求的各项技术指标。
参考文献
[1]茅 成.基于综合化的超短波通信与仪表着陆功能设计与实现[D].电子科技大学，2011.
[2]战晓苏.信息化战争与武器装备信息化的若干问题探讨[J].国防技术基础，2010（12）.
收稿日期：2018-5-10