幅度調(diào)制和功放是儀表著陸系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備必不可少的一部分。文章對(duì)其進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)雙平衡混頻器的特殊應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅調(diào)制器。加了一級(jí)功放，并用ADS軟件仿真并設(shè)計(jì)了一個(gè)四階的低通濾波器。各項(xiàng)指標(biāo)符合要求。

　　0 引言

　　一般調(diào)幅調(diào)制器都用模擬乘法器來(lái)實(shí)現(xiàn)，把混頻器用作調(diào)幅調(diào)制器的很少。

　　ILS（Instrument Landing System）儀表著陸系統(tǒng)是國(guó)際范圍內(nèi)被廣泛運(yùn)用于航空器進(jìn)近和著陸的一種輔助導(dǎo)航設(shè)備，在國(guó)內(nèi)的機(jī)場(chǎng)使用也相當(dāng)普遍。這個(gè)系統(tǒng)由機(jī)載航向、下滑、指點(diǎn)信標(biāo)接收機(jī)和地面航向、下滑、指點(diǎn)信標(biāo)發(fā)射機(jī)組成，它為飛機(jī)提供對(duì)準(zhǔn)跑道的航向信號(hào)和指導(dǎo)飛機(jī)下降的下滑道信號(hào)，再加上適當(dāng)?shù)木嚯x指示信號(hào)，使飛機(jī)能在低的能見度和惡劣天氣條件下借助這些儀表提供的信號(hào)指示安全著陸，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的安全盲降。而儀表著陸系統(tǒng)的測(cè)試是ICNI設(shè)備的功能之一。 ICNI（Integrated Communication/Navigation/Identificat ion），全稱是綜合通訊導(dǎo)航辨認(rèn)系統(tǒng)。調(diào)制功放是ICNI設(shè)備儀表著陸系統(tǒng)測(cè)試中發(fā)射單元的必不可少的一部分。

　　1 幅度調(diào)制的基本原理

　　設(shè)調(diào)制信號(hào)為單一頻率的余弦波，有

　　Ua（t）=（Uam*Cos（2πfa*t） （1）

　　載波信號(hào)為

　　Uc（t）=（Ucm*Cos（2πfc*t） （2）

　　由于實(shí)現(xiàn)振幅調(diào)制后載波頻率保持不變，調(diào)幅波的振幅和調(diào)制信號(hào)成正比，設(shè)載波信號(hào)的初相位為0，則已調(diào)波的表達(dá)式為

　　UAM=Ucm*［（1+Ma*Cos（2πfa*t+ψ）］*Cos（2πfc*t）

　　=Ucm*Cos（2πfc*t）+Ma*Ucm*Cos［2π（fc+fa）*t+ψ］/2+Ma*Ucm*Cos［2π（fc-fa）*t-ψ］/2 （3）

　　其中UAM是調(diào)制幅度，Ucm是載波幅度，Ma是調(diào)制度，fa是音頻信號(hào)的頻率，ψ是音頻信號(hào)的初相位，fc是載波信號(hào)的頻率，t是時(shí)間。

　　如果調(diào)幅電壓所帶的負(fù)載為電阻R，則載波功率為

　　P0=Ucm2/2R （4）

　　邊頻功率為

　　P1=P2=（Ma*Ucm/2）2/2R=（Ma2/4）*P0 （5）

　　調(diào)幅波輸出的平均總功率為

　　P總=P0+P1+P2=（1+Ma2/2）*P0 （6）

　　式（6）表明，調(diào)幅波輸出平均總功率不只是由載波功率決定的，還和調(diào)制度有關(guān)。載波功率一定時(shí)，總輸出功率隨著調(diào)制度的增大而增大。

　　2 混頻器調(diào)制和功放的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　雙平衡混頻器可以用作二極管低電平調(diào)幅電路，其原理可參照二極管環(huán)形調(diào)制器。這是雙平衡混頻器用作調(diào)幅調(diào)制器的特殊用法，和混頻器的普通用法不同，需要特殊應(yīng)用?；祛l器用作調(diào)幅調(diào)制器時(shí)，射頻信號(hào)從RF（射頻）端口輸入，音頻信號(hào)從IF（中頻）端口輸入，調(diào)制信號(hào)從LO（本振）端口輸出。而用作混頻器時(shí)，輸入信號(hào)是從RF和LO端口輸入，IF端口作為輸出。這是主要的不同。當(dāng)然，接口方式不同，功能也就不同。

　　本文選用mini-circuits公司的ADE-1ASK來(lái)進(jìn)行幅度調(diào)制。ADE-1ASK是一種雙平衡混頻器，LO功率為+7dBm時(shí)，LO和RF端口輸入頻率范圍為2~600MHz，IF端口輸入頻率范圍為DC~600MHz，完全覆蓋航向和下滑頻段（航向頻段為108~112MHz，下滑頻段為328~336MHz），音頻信號(hào)為90Hz和150Hz的合成信號(hào)，也滿足IF端口的輸入條件。該混頻器的1dB壓縮點(diǎn)輸入功率為+1dBm. 音頻信號(hào)要疊加上DC，因此通過(guò)加法器結(jié)合，為了調(diào)試方便，在輸入處各自放一個(gè)電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)。其中，加法器中的運(yùn)放選用MC1458I.在各端口間都做一些濾波處理。

　　功放管選擇mini-circuits公司的ERA-8SM+，該功放管是單片放大器，頻率DC~2GHz，增益為+31.5dB，1dB壓縮點(diǎn)輸出功率為+12.5dBm 3.7V供電，兩端口為50Ω內(nèi)部匹配阻抗。

　　接著用ADS軟件仿真并設(shè)計(jì)了一個(gè)四階的低通濾波器，用于抑制二次諧波和三次諧波。

　　航向電路和下滑電路的頻段不同，它們的主要區(qū)別是濾波網(wǎng)絡(luò)。不同的元件值分別為：航向電路中，L1=L4=L5=L6=L7=68nH，C3=C4=C14=C18=39pF，C15=C16=C17=82 pF;下滑電路中，L1=L4=L5=L6=L7=1 8nH， C3=C4=C14=C18=12pF，C15=C16 =C17=27pF.

　　3 調(diào)試與測(cè)試結(jié)果

　　電路板裝配完成后，經(jīng)過(guò)一些調(diào)試，常溫條件下測(cè)得的結(jié)果如下：

　　通過(guò)Agilent的DSO6034A示波器觀測(cè)，音頻信號(hào)與DC的大小必須搭配合適才能保證調(diào)制波形不失真，DC輸入在40~60mV之間為最佳，音頻信號(hào)一般在200mVp-p（峰峰值）以內(nèi)。由Agilent的E4417A功率計(jì)測(cè)得，輸出功率為+6dBm，平坦度在0.5dB以內(nèi)。通過(guò)單位自制的ILS/VOR/MKR信號(hào)分析儀測(cè)得，不失真情況下，幅度調(diào)制深度能達(dá)到90%以上。由 Agilent的E4407B頻譜儀測(cè)得，二次諧波抑制達(dá)到-80dB以下，三次諧波抑制達(dá)到-90dB以下。

　　4 結(jié)論

　　本文用混頻器實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅調(diào)制器的功能，驗(yàn)證了這種方案的可行性。實(shí)現(xiàn)了儀表著陸系統(tǒng)測(cè)試儀航向信標(biāo)和下滑信標(biāo)的90Hz和150Hz的音頻幅度調(diào)制，不失真情況下調(diào)制深度能達(dá)到90%以上；實(shí)現(xiàn)了航向和下滑信標(biāo)調(diào)制信號(hào)的功率放大，輸出功率+6dBm;常溫測(cè)試的平坦度0.5dB以內(nèi)；諧波抑制達(dá)到-80dB以下。指標(biāo)滿足儀器要求。