DMR 之不同射頻架構(gòu)
 

  對講機(jī)行業(yè)目前有幾百家企業(yè)在生產(chǎn)不同品質(zhì)、不同價(jià)格的產(chǎn)  品。其中高性能、高價(jià)格的產(chǎn)品以行業(yè)龍頭摩托羅拉和海能達(dá)為代表， 這兩個品牌真正自己生產(chǎn)（非貼牌）的中高端機(jī)器基本是超外差架構(gòu)。另外一部分品牌以及摩托羅拉的一些副廠產(chǎn)品，部分采用了高集成的 零中頻架構(gòu)。下面我們柔性電路板廠就討論下這兩種架構(gòu)對用戶使用帶來哪些區(qū)別， 本文只討論接收部分。

  先說說什么是超外差架構(gòu)。先搬一張某經(jīng)典機(jī)型接收機(jī)框圖：

  接收天線下來首先是收發(fā)開關(guān)（ANT SW），它負(fù)責(zé)打開和關(guān)閉收發(fā)信號。然后是 LNA 進(jìn)行信號放大，LNA 前后各包含有一個帶通濾波器（BPF）。正規(guī)機(jī)器通常是用幾個變?nèi)莨芎途€圈等器件構(gòu)成電調(diào)諧帶

  通濾波器，行業(yè)內(nèi)簡稱電調(diào)，會跟蹤有用信號的頻點(diǎn)而調(diào)節(jié)自身諧振點(diǎn)。它的作用是對外部接收信號做選擇，抑制干擾信號。如果缺失了電調(diào)濾波器，強(qiáng)干擾會直接打入 LNA 或混頻器，導(dǎo)致它們飽和，機(jī)器出現(xiàn)接收困難（實(shí)際靈敏度瞬間惡化）。

  放大器后面是第一級混頻器（MIXR），混頻后的信號變成第一中頻信號，通常是幾十兆赫茲?；祛l時，性能的一個關(guān)鍵在于本振信號（PLL）的純度（相位噪聲），這將影響接收機(jī)抗干擾性能。目前業(yè)界頻譜純度能達(dá)到專業(yè)對講機(jī)要求的（-120dbc/Hz @10k offset），一種是用分立元件做獨(dú)立 VCO，一種是用 TI 產(chǎn)LMX2571，國產(chǎn)器件還有待提高。

  第一級混頻器后面緊跟著的是晶體濾波器（MCF），這是一種非常特殊和精準(zhǔn)的濾波器件，能夠做到 12.5KHz 這么小的帶寬，帶外干擾濾除效果非常明顯！上圖吧：

  這是日本 KDS 晶體濾波器的特性，能夠?qū)Ω蓴_衰減 60dB,也就是1000000 倍。

  晶體濾波器后面是中頻放大器，然后是中頻接收芯片。芯片里面進(jìn)行第二次混頻和帶通濾波，解調(diào)出 FM 音頻供后級音頻電路發(fā)出聲音。這里的帶通濾波器再次對帶外干擾信號做濾除，保證接收穩(wěn)定。在一二十年前主要是用日本東芝的 TA31136，現(xiàn)在海能達(dá)有在用日本AKM 的AK2365A 替代。后者有個進(jìn)步是把外部的第二中頻濾波器和陶瓷鑒頻器集成到 IC 中了。

  軟板廠綜合以上分析可以看到，專業(yè)對講機(jī)接收機(jī)信號經(jīng)過了至少 3 次射頻濾波，層層濾波凈化后的信號才進(jìn)行解調(diào)。用幾張簡圖總結(jié)一下信號提純過程吧。

  天線接收的信號中，s 代表有用信號，i1 和 i2 是近端和遠(yuǎn)端干擾信號，藍(lán)色曲線代表電調(diào)濾波器特性曲線：

經(jīng)過電調(diào)濾波器后，遠(yuǎn)端干擾被消除，但電調(diào)濾波器帶寬較寬， 對近端干擾衰減不夠。如下信號被轉(zhuǎn)成中頻

中頻濾波器都是很精準(zhǔn)的窄帶濾波器，彌補(bǔ)電調(diào)的不足，濾波原理如下：

殘留的干擾 i1’在 MCF 帶外，會被完美濾除：

  這就是超外差電路對抗干擾的整個過程，其中第二中頻濾波器的過程與 MCF 類似，不再贅述。簡單講就是 3 次濾波來消除干擾。

下面對照一款專業(yè)機(jī)主板實(shí)物看看：

  這是日本的一款經(jīng)典產(chǎn)品。最右側(cè)紅色箭頭是天線輸入焊接口， 紫色圈里 3 個線圈是低通濾波器，黃色圈里是 LNA 放大管，若干紅色小圈內(nèi)是構(gòu)成電調(diào)濾波器的電感線圈和變?nèi)荻O管，綠色圈是晶體濾波器，晶體濾波器上方格子是獨(dú)立本振，藍(lán)色圈是解調(diào)芯片 TA31136 及配套器件。

下圖是一款專業(yè)級 DMR 模塊的實(shí)物圖：

  每個顏色的器件都能和前面的專業(yè)機(jī)型對應(yīng)，其中電調(diào)部分采用空心線圈獲得更好的 Q 值，晶體濾波器與前款產(chǎn)品是同一品牌（KDS），淺藍(lán)色圈里的獨(dú)立本振是 TI 的 LMX2571，深藍(lán)色圈里是解調(diào)芯片AK2365A。這兩款芯片都是近年出現(xiàn)并被摩托和海能達(dá)專業(yè)機(jī)采用的型號。

再看一看中低端機(jī)器是什么樣的：

  可以看到，兩款低端機(jī)器電路很簡潔，藍(lán)色部分用國產(chǎn)接收芯片代替了專業(yè)機(jī)里面的一大片電路。上面那一款最低端的版本在 LNA 部分的電調(diào)濾波器（BPF）也省掉了，對抗干擾就只能看國產(chǎn)芯片自己了。

  FPC廠了解，市面上的 DMR 機(jī)器從兩百多到幾千塊都有，質(zhì)量也是有幾個檔次。超外差和國產(chǎn)單芯片的方案目前都出貨很多，前者主要是性能穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜、成本高，一般是大品牌專業(yè)機(jī)在用。后者簡單實(shí)用，很多消費(fèi)級的中小品牌產(chǎn)品采用，但還沒有出現(xiàn)在摩托羅拉（非貼牌）和海能達(dá)的產(chǎn)品中。因?yàn)橛须娬{(diào)濾波器在 LNA 前面，濾除干擾的同時也降低了接收機(jī)靈敏度。有電調(diào)的產(chǎn)品靈敏度未必很高，但在有干擾的環(huán)境下實(shí)際靈敏度不會下降，用戶體驗(yàn)穩(wěn)定可靠。兩者從外觀也容易區(qū)分，線圈少于 8 個的很可能沒有電調(diào)；有沒有晶體濾波器也一看便知。

  在有其他頻點(diǎn)的對講機(jī)同時工作，或在鐵路、電力等強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下，都很容易出現(xiàn)突發(fā)的遠(yuǎn)、近端干擾信號。隨著國內(nèi)汽車的普及，汽車電路干擾也經(jīng)常在我們測試中出現(xiàn)。如果接收機(jī)沒有充分處理，用戶就會感覺信號時好時壞，不穩(wěn)定。而農(nóng)村或郊外用戶所面臨的干擾情況比較少。大家應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境選擇合適的產(chǎn)品方案。