摘 要：接收机是测控应答机的重要组成部分，它的作用是将接收天线收到的上行射频信号进行两次下变频后输出中频信号。在两次中频放大器之间引入自动增益控制（AGC）机制，输出的中频信号电平可以稳定在一定范围内，同时给出能反应上行信号强度的AGC遥测电压。接收机中频增益高是接收机的固有属性，也是接收机产生自激的一个重要因素。本文从增益分配、空间电磁干扰（空腔谐振）和级间失配（电路驻波反射）三个方面来分析接收机自激问题，给出了相应的解决措施；另外从调试角度对级间失配引起的自激问题进行了详细分析。本文讨论了应答机中接收机各类自激的问题，对于以后的工作实践中如何避免此类问题具有重要的指导意义。
关键词：接收机自激；增益分配；空腔谐振；阻抗匹配
中图分类号：TN752 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）15-0073-03
接收机是测控应答机的重要组成部分，它的作用是将接收天线收到的上行射频信号进行两次下变频后输出中频信号。在两次中频放大器之间引入自动增益控制（AGC）机制，输出的中频信号电平可以稳定在一定范围内，同时给出能反应上行信号强度的AGC遥测电压。通道增益高是接收机的固有属性，也是接收机容易自激的一个重要因素。本文对接收机自激的相关问题进行了研究。
1 接收机的组成和工作原理
接收机采用二次下变频方案，由预选器、低噪声放大器、抑制镜频滤波器、第一混频器、声表滤波器、宽带LC滤波器、窄带LC滤波器、可变增益放大器（VGC）、第二混频器、AGC电压产生器、52倍频电路、3倍频电路、AGC遥测产生电路等组成。
接收机接收来自天线的射频输入信号，经低噪声放大器放大和带通介质滤波器抑制镜频通道后，在第一混频器与一本振信号混频，得到一中频信号。一中频信号经过声表滤波器和VGC放大器后，与二本振信号一起进入第二混频器进行二次下变频，输出二中频信号。二中频信号经过宽带LC带通滤波器和AGC放大器后送往载波环作后续处理。
位于一中频的VGC放大器与位于二中频的AGC放大器构成一个自动增益控制环路。VGC放大器可产生50dB以上的增益变化范围，AGC放大器可产生20dB以上的增益变化范围，整个自动增益控制环路可满足60dB整机动态范围的指标。
超外差式接收机频率流程框图如图1所示，将天线接收到的上行信号经过低噪声放大器（LNA）、一中放和二中放三级放大及一、二混频两级混频输出功率稳定的中频信号，并获得很高的中频增益，一般为110dB以上。因此在频率上可以将自激分为射频（221f0）自激、高频（13f0）自激和中频（f0）自激，图中深色部分为相应的放大器。
2 接收机自激机理分析及解决措施：
接收机自激的机制为：接收通道的任何一放大器的输出信号由经空间耦合（场）被本身或者前级放大器输入端接收到，或者放大器级间失配导致由经电路反射（路），满足起振条件。
|AF|>1 （2.1）
时发生自激；上式中A为放大器放大系数，F为放大器前后级反馈系数。而AGC遥测为极小值，电调衰减器的总衰减量为极小值，整个通道的增益为极大值，自动增益控制系统失效。
接收系统产生自激的三个相互作用的原因：通道增益过高、后级对前级的电磁串扰引起的空腔諧振、级间失配引起的发射。
2.1 增益分配
接收机增益分配是指在设计阶段通过合理的器件选型、选择放大器的级数等对接收机中射频、高频和中频的信号能量规定在一定范围内。
通道总增益高是接收机的固有属性，是接收机容易自激的重要因素。这要求在初始设计时应进行合理的增益分配。一个差的增益分配会导致某一级放大环节增益A过大，会进一步刺激空腔谐振和级间失配的反射，因此合理的增益分配是避免接收机自激的首要条件。
2.2 空腔谐振
后级对前级的电磁串扰属于接收通道空间上放大器后级射频信号对前级的电磁干扰，这种方式引起的自激较为常见，比如在某型号统一应答机调试过程中产生自激。经过排查，发现接收机前端的两级低噪声放大器之间存在电磁串扰，整个腔体形成空腔谐振。调试时采取的措施为在低噪声放大器对应的盖板上粘贴吸波材料，利用吸波材料的低反射率特性，在空间上减小了放大器后级对前级的反馈F，避免了空腔谐振，自激消除。
2.3 级间失配
级间失配为射频/中频信号因电路阻抗不匹配而导致信号反射形成行驻波，在某型号扩频应答机调试过程中，在开机瞬间AGC遥测参数出现负值，增强上行信号功率到一定值后，AGC遥测电压恢复正常，并随着上行信号电平继续增大而增大，这是一种典型的接收机自激现象。在排除了前两种原因后，改变电调衰减器PIN管的工作点，改善通道驻波特性，使放大器级间匹配改善，在电路上减小了后级对前级的反馈系数F，最终自激消失。
2.3.1 电调衰减器原理
一中放由3级放大器和2级电调衰减器相间级联进行增益调节与阻抗匹配，其中的一级电调衰减器原理如图2所示，三个PIN二极管（V1、V4和V5）作为电压控制的可变电阻组成“π”型网络。
图2中“+5V”供电通过R5*、R17*分压经L1滤波后作用在V1的正端，在对R5*、R17*调试完成后一定。由二中信号经检波得到的控制电压（AGC）通过R9、R8、R10分压作用在V1的负端，大小由输入的射频信号强度决定。由二极管的伏安特性可知，V1正负两端的压差决定了PIN二极管的阻抗值。V4和V5的阻值也同时由AGC控制电压决定。
该一中电调衰减器简化为受AGC电压控制的“π”型衰减网络，如图3所示。
在开机瞬间，可能由于二次电源各组电源上电次序的不同，电调衰减器的压控端为负电压，电调衰减器的驻波特性变差，使放大器级间阻抗匹配变差，致接收机局部（一中放大器）发生中频自激。
自激信号将信道的噪声包功率压低，而自激信号本身又无法通过二中滤波器，致使进入检波器的功率太小，检波输出的直流电平很低，最后经偏置和放大后得到的AGC遥测电压和电调衰减器的压控电压为负值。这个负的压控电压又继续使放大器级间匹配变差，局部发生自激，整个工作状态维持自激。
2.3.2 纠正措施
该型号接收机的一中频信号经三次放大，两次电调衰减，进入一中滤波器。改变电调衰减器的PIN二级管直流工作点，减小直流电阻值，以改善其驻波特性，使放大器级间匹配改善，自激消失。
在如图2所示的电调衰减器原理图中，电阻R9原值10KΩ，
V1+=R17*/（R5*+R17*）*5=3.4V
在无上行信号（或弱电平）时开机瞬间，VAGC为0V，实测29mV。
根据PIN二极管伏安特性曲线，PIN二极管V1的直流工作点：
IV1=（V1+-0.7）/R9=（3.4-0.7）/10k=0.27mA，
静态直流电阻：
R=0.7/IV1=2.59KΩ，
V1处于临界导通状态。
将R9从10k换成1KΩ后：
IV1=（V1+-0.7）/R9=（3.4-0.7）/1K=2.7mA，
静态直流电阻：
R=0.7/IV1=259Ω，
实际测R9两端电压：
VAGC=0.9V，VR9+=2.7V，
计算得出电流：
I=（VR9+-VAGC）/R9=1.8mA
此时V1处于微导通状态，改善了中频信号的驻波特性，前后级放大器级间失配问题得以解决，自激现象消失。
3 启示和建议
通过从上文中对增益分配、空间谐振和级间失配与接收机自激关系的分析，在设计和调试时可以得到以下的启示及建议：
（1）调试射频类单机，一般应遵循先加电，再通射频信号的原则，并且信号功率由小到大逐渐增强，才能将此类问题提早暴露，尽早解决。（2）在对自激问题进行排故时，一般应先高频再低频，先空间腔体再电路的顺序。（3）设计应有最坏情况的预防措施，如在放大器与电调衰减器间再级联“л”型匹配衰减网络。（4）在设计阶段应充分考虑器件性能变化对产品的影响。
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