軟件無線電中的射頻電路設(shè)計(jì)方案-文庫吧
2025-04-11 03:43 本頁面
【正文】 (MIXER：降頻器和升頻器)、射頻濾波器和本地振蕩器，功率放大器(PA)、中頻濾波器和中頻放大器。圖21 射頻發(fā)射與接收電路在發(fā)送信號時，從基帶模塊送出的模擬信號，經(jīng)中頻放大、混頻器中的升頻器、功率放大器(PA)，然后再通過天線發(fā)送出去。通過天線接收進(jìn)來的射頻信號經(jīng)濾波和低噪聲放大器(LNA)放大后，與本地振蕩器所產(chǎn)生的本地振蕩信號經(jīng)混頻器混頻(這里是降頻器)，產(chǎn)生固定的中頻信號IF，然后，經(jīng)放大后送到基帶部分。典型的射頻收發(fā)設(shè)備除了功耗、速度、成品率等性能要求外，還要面對噪聲、線性范圍、增益等指標(biāo)。分析整個射頻通信機(jī)，最重要的器件就是放大器，混頻器和振蕩器。下面詳細(xì)分析各射頻電路模塊的性能指標(biāo)。 由圖21可以看出，射頻通信電路中的放大器包括接收機(jī)的低噪聲小信號放大器和發(fā)射機(jī)的射頻功率放大器。低噪聲放大器(1ownoise amplifier，簡稱LNA)是射頻接收機(jī)前端的主要部分。它主要有四個特點(diǎn)：首先，它位于接收機(jī)的最前端，這就要求它的噪聲越小越好。為了抑制后面各級噪聲對系統(tǒng)的影響，還要求有一定的增益，但為了不使后面的混頻器過載，產(chǎn)生非線性失真，它的增益又不宜過大。其次，它所接收的信號是很微弱的，所以低噪聲放大器必定是一個小信號線性放大器，而且由于受傳輸路徑的影響，信號的強(qiáng)弱又是變化的，在接收信號的同時又可能伴隨許多強(qiáng)干擾信號混入，因此要求放大器有足夠大的線性范圍，而且增益最好是可調(diào)節(jié)的。第三，低噪聲放大器一般通過傳輸線直接和天線或天線濾波器相連，放大器的輸入端必須和它們很好的匹配，以達(dá)到功率最大傳輸或最小的噪聲系數(shù)，并能保證濾波器的性能。第四，應(yīng)具有一定的選頻功能，抑制帶外和鏡象頻率干擾，因此它一般是頻帶放大器。 混頻器是通信機(jī)的重要組成部件。在發(fā)射機(jī)中一般用上混頻，它將已調(diào)制的中頻信號搬移到射頻段。接收機(jī)一般為下混頻，它將接收到的射頻信號搬移到中頻上。接收機(jī)的混頻器位于LNA之后，將LNA輸出的射頻信號通過與本振信號相乘變換為中頻信號?；祛l器的主要性能指標(biāo)如表21表21 混頻器主要性能指標(biāo)舉例增益10dBNF12dBIIP3+5dBm輸入阻抗50Ω口間隔離10~20dB下面分別說明各參數(shù)的意義：混頻器的增益為頻率變換增益，定義為輸出中頻信號的大小與輸入射頻信號大小之比。電壓增益Av和功率增益Gp分別定義為 （1） （2）混頻器可以分為有源混頻器和無源混頻器兩種，它們的區(qū)別就在于是否有功率增益，無源混頻器的增益小于1，稱為混頻損耗。無源混頻器常用二極管和工作在可變電阻區(qū)的場效應(yīng)管構(gòu)成。有源混頻器的增益大于l，它由場效應(yīng)管和雙極型晶體管構(gòu)成。無源混頻器的線性范圍大，速度快，而有源混頻器由于增益大于1，因此，可以降低混頻以后各級噪聲對接收機(jī)總噪聲的影響。混頻器緊跟LNA后面，屬于接收機(jī)的前端電路，它的噪聲性能對接收機(jī)的影響很大?；祛l器對射頻而言是線性網(wǎng)絡(luò)，可以按線性網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算公式來計(jì)算它的噪聲系數(shù)，只不過將計(jì)算公式中的增益改為混頻器的頻率變換增益。對于零中頻方案的接收機(jī)，由于射頻頻率和本振頻率相等，若射頻為已調(diào)信號，它的頻譜位于載頻兩邊，則經(jīng)過混頻后，它僅將信號頻帶內(nèi)的噪聲搬到了零中頻的頻帶內(nèi)(因?yàn)榇藭r無鏡頻)。很明顯，此時如果假設(shè)混頻器是無噪的，則經(jīng)過混頻后輸出輸入的信噪比沒有變化。對于這種信號頻譜位于本振兩側(cè)的情況，測得混頻器的噪聲系數(shù)稱為混頻器的雙邊噪聲系數(shù)(DSB)。在測量時如果儀器輸出的噪聲系數(shù)是雙邊的，只要加上3dB就是單邊噪聲系數(shù)?；祛l器對輸入RF小信號而言是線性網(wǎng)絡(luò)，其輸出中頻信號與輸入射頻信號的幅度成正比。但是當(dāng)輸入信號幅度逐漸增大時，與線性放大器一樣，也存在著非線性失真問題。與放大器一樣，也可以用下列質(zhì)量指標(biāo)衡量它的線性性能。1） 1dB壓降點(diǎn)2） 三階互調(diào)節(jié)點(diǎn)3） 線性動態(tài)范圍混頻功能是靠器件的非線性完成兩信號的相乘來實(shí)現(xiàn)的。由于器件非線性特性的高次方項(xiàng)，使本振與輸入信號除產(chǎn)生有用中頻分量外還會產(chǎn)生很多組合頻率，當(dāng)某些組合頻率落到中頻帶寬內(nèi)，就形成了對有用中頻信號的干擾。因此混頻器的失真主要表現(xiàn)在組合頻率干擾上，這些失真一般分為以下幾種：1） 干擾哨聲2） 寄生通道干擾3） 互調(diào)失真對混頻器三個口的阻抗要求主要有兩點(diǎn)。一是匹配?；祛l器RF及IF口的匹配可以保證與各口相接的濾波器正常工作。LO口的匹配可以有效的向本地振蕩器汲取功率。但對FET管，由于柵極的輸入阻抗很高，匹配往往是很難做到的。二是每個口對另外兩口的信號，力求短路。這樣可以減少各口之間的干擾。制作振蕩器的有源器件可以用固態(tài)器件和電真空器件。固態(tài)器件與真空器件相比具有體積小，制作方便，耗能小，工作穩(wěn)定及成本低等特點(diǎn)，因此人們廣泛使用固態(tài)源。在使用的固態(tài)器件中，固態(tài)三端器件與固態(tài)二端器件相比具有效率高、噪聲低、頻帶寬及易于集成等優(yōu)勢。所以固態(tài)振蕩器己逐漸向三端器件發(fā)展。振蕩器的主要技術(shù)指標(biāo)是振蕩器性能質(zhì)量的標(biāo)志，是設(shè)計(jì)研制、質(zhì)檢考核、選擇使用的依據(jù)。
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