儀表著陸系統(tǒng)測試設(shè)備調(diào)制功放的設(shè)計

摘要：幅度調(diào)制和功放是儀表著陸系統(tǒng)測試設(shè)備必不可少的一部分。文章對其進行了初步的設(shè)計。通過對雙平衡混頻器的特殊應(yīng)用，實現(xiàn)了調(diào)幅調(diào)制器。加了一級功放，并用ADS軟件仿真并設(shè)計了一個四階的低通濾波器。各項指標符合要求。
關(guān)鍵詞：儀表著陸系統(tǒng)；混頻器調(diào)制；幅度調(diào)制；功放

0 引言
一般調(diào)幅調(diào)制器都用模擬乘法器來實現(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)是國際范圍內(nèi)被廣泛運用于航空器進近和著陸的一種輔助導航設(shè)備，在國內(nèi)的機場使用也相當普遍。這個系統(tǒng)由機載航向、下滑、指點信標接收機和地面航向、下滑、指點信標發(fā)射機組成，它為飛機提供對準跑道的航向信號和指導飛機下降的下滑道信號，再加上適當?shù)木嚯x指示信號，使飛機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指示安全著陸，實現(xiàn)飛機的安全盲降。而儀表著陸系統(tǒng)的測試是ICNI設(shè)備的功能之一。ICNI(Integrated Communication／Navigation／Identificat ion)，全稱是綜合通訊導航辨認系統(tǒng)。調(diào)制功放是ICNI設(shè)備儀表著陸系統(tǒng)測試中發(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)制信號為單一頻率的余弦波，有
Ua(t)=(Uam*Cos(2πfa*t) (1)
載波信號為
Uc(t)=(Ucm*Cos(2πfc*t) (2)
由于實現(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)制信號成正比，設(shè)載波信號的初相位為0，則已調(diào)波的表達式為
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是音頻信號的頻率，ψ是音頻信號的初相位，fc是載波信號的頻率，t是時間。
如果調(diào)幅電壓所帶的負載為電阻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，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)計與實現(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。混頻器用作調(diào)幅調(diào)制器時，射頻信號從RF(射頻)端口輸入，音頻信號從IF(中頻)端口輸入，調(diào)制信號從LO(本振)端口輸出。而用作混頻器時，輸入信號是從RF和LO端口輸入，IF端口作為輸出。這是主要的不同。當然，接口方式不同，功能也就不同。
電路原理方框圖如圖1所示。

本文選用mini-circuits公司的ADE-1ASK來進行幅度調(diào)制。ADE-1ASK是一種雙平衡混頻器，LO功率為+7dBm時，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)，音頻信號為90Hz和150Hz的合成信號，也滿足IF端口的輸入條件。該混頻器的1dB壓縮點輸入功率為+1dBm。