DMR之超外差和单芯片方案对比

DMR 之不同射频架构

对讲机行业目前有几百家企业在生产不同品质、不同价格的产 品。其中高性能、高价格的产品以行业龙头摩托罗拉和海能达为代表， 这两个品牌真正自己生产（非贴牌）的中高端机器基本是超外差架构。另外一部分品牌以及摩托罗拉的一些副厂产品，部分采用了高集成的 零中频架构。下面我们就讨论下这两种架构对用户使用带来哪些区别， 本文只讨论接收部分。

先说说什么是超外差架构。先搬一张某经典机型接收机框图：

接收天线下来首先是收发开关（ANT SW），它负责打开和关闭收发信号。然后是 LNA 进行信号放大，LNA 前后各包含有一个带通滤波器（BPF）。正规机器通常是用几个变容管和线圈等器件构成电调谐带

通滤波器，行业内简称电调，会跟踪有用信号的频点而调节自身谐振点。它的作用是对外部接收信号做选择，抑制干扰信号。如果缺失了电调滤波器，强干扰会直接打入 LNA 或混频器，导致它们饱和，机器出现接收困难（实际灵敏度瞬间恶化）。

放大器后面是第一级混频器（MIXR），混频后的信号变成第一中频信号，通常是几十兆赫兹。混频时，性能的一个关键在于本振信号（PLL）的纯度（相位噪声），这将影响接收机抗干扰性能。目前业界频谱纯度能达到专业对讲机要求的（-120dbc/Hz @10k offset），一种是用分立元件做独立 VCO，一种是用 TI 产LMX2571，国产器件还有待提高。

第一级混频器后面紧跟着的是晶体滤波器（MCF），这是一种非常特殊和精准的滤波器件，能够做到 12.5KHz 这么小的带宽，带外干扰滤除效果非常明显！上图吧：

这是日本 KDS 晶体滤波器的特性，能够对干扰衰减 60dB,也就是1000000 倍。

晶体滤波器后面是中频放大器，然后是中频接收芯片。芯片里面进行第二次混频和带通滤波，解调出 FM 音频供后级音频电路发出声音。这里的带通滤波器再次对带外干扰信号做滤除，保证接收稳定。在一二十年前主要是用日本东芝的 TA31136，现在海能达有在用日本AKM 的AK2365A 替代。后者有个进步是把外部的第二中频滤波器和陶瓷鉴频器集成到 IC 中了。

综合以上分析可以看到，专业对讲机接收机信号经过了至少 3 次射频滤波，层层滤波净化后的信号才进行解调。用几张简图总结一下信号提纯过程吧。

天线接收的信号中，s 代表有用信号，i1 和 i2 是近端和远端干扰信号，蓝色曲线代表电调滤波器特性曲线：

经过电调滤波器后，远端干扰被消除，但电调滤波器带宽较宽， 对近端干扰衰减不够。如下信号被转成中频

中频滤波器都是很精准的窄带滤波器，弥补电调的不足，滤波原理如下：

残留的干扰 i1＇在 MCF 带外，会被完美滤除：

这就是超外差电路对抗干扰的整个过程，其中第二中频滤波器的过程与 MCF 类似，不再赘述。简单讲就是 3 次滤波来消除干扰。

下面对照一款专业机主板实物看看：

这是日本的一款经典产品。最右侧红色箭头是天线输入焊接口， 紫色圈里 3 个线圈是低通滤波器，黄色圈里是 LNA 放大管，若干红色小圈内是构成电调滤波器的电感线圈和变容二极管，绿色圈是晶体滤波器，晶体滤波器上方格子是独立本振，蓝色圈是解调芯片 TA31136 及配套器件。

下图是一款专业级 DMR 模块的实物图：

每个颜色的器件都能和前面的专业机型对应，其中电调部分采用空心线圈获得更好的 Q 值，晶体滤波器与前款产品是同一品牌（KDS），浅蓝色圈里的独立本振是 TI 的 LMX2571，深蓝色圈里是解调芯片AK2365A。这两款芯片都是近年出现并被摩托和海能达专业机采用的型号。

再看一看中低端机器是什么样的：

可以看到，两款低端机器电路很简洁，蓝色部分用国产接收芯片代替了专业机里面的一大片电路。上面那一款最低端的版本在 LNA 部分的电调滤波器（BPF）也省掉了，对抗干扰就只能看国产芯片自己了。

市面上的 DMR 机器从两百多到几千块都有，质量也是有几个档次。超外差和国产单芯片的方案目前都出货很多，前者主要是性能稳定、抗干扰性强，缺点是电路复杂、成本高，一般是大品牌专业机在用。后者简单实用，很多消费级的中小品牌产品采用，但还没有出现在摩托罗拉（非贴牌）和海能达的产品中。因为有电调滤波器在 LNA 前面，滤除干扰的同时也降低了接收机灵敏度。有电调的产品灵敏度未必很高，但在有干扰的环境下实际灵敏度不会下降，用户体验稳定可靠。两者从外观也容易区分，线圈少于 8 个的很可能没有电调；有没有晶体滤波器也一看便知。

在有其他频点的对讲机同时工作，或在铁路、电力等强电磁干扰环境下，都很容易出现突发的远、近端干扰信号。随着国内汽车的普及，汽车电路干扰也经常在我们测试中出现。如果接收机没有充分处理，用户就会感觉信号时好时坏，不稳定。而农村或郊外用户所面临的干扰情况比较少。大家应根据使用环境选择合适的产品方案。