【正文】 83。 19 結(jié)論 21 謝詞 22 參考文獻(xiàn) 23 山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 2 引 言 射頻（簡稱 RF）射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。 簡單的說就是無線通信。射頻技術(shù)在無線通信領(lǐng)域具有廣泛的、不可替代的作用。有線電視系統(tǒng)就是采用射頻傳輸方式的。 在電子學(xué)理論中，電流流過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會形成磁場；交變電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體 周圍會形成交變的電磁場，稱為電磁波。 在電磁波頻率低于 100khz 時，電磁波會被地表吸收，不能形成有效的傳輸，但電磁波頻率高于 100khz 時，電磁波可以在空氣中傳播，并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成遠(yuǎn)距離傳輸能力，我們把具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波成為射頻，英文縮寫： RF 將電信息源（模擬或數(shù)字的）用高頻電流進(jìn)行調(diào)制（調(diào)幅或調(diào)頻），形成射頻信號，經(jīng)過天線發(fā)射到空中；遠(yuǎn)距離將射頻信號接收后進(jìn)行反調(diào)制，還原成電信息源，這一過程稱為無線傳輸。 無線傳輸發(fā)展了近二百年，形成了大量的用戶和產(chǎn)品群，但是，由于氣候的變 化和地表障礙物的影響，不能傳輸完美的信息。 近代人類發(fā)明了廉價的高頻傳輸線纜（射頻線），為了追求完美的信息傳輸質(zhì)量，兼顧原有的無線設(shè)備，無線方式有線傳輸開始流行。產(chǎn)生了射頻傳輸這一概念。 如果你的信息源經(jīng)過二次調(diào)制，用線纜傳輸?shù)綄Χ?，對端用反調(diào)制將信息源還原后再應(yīng)用，不管頻率多低，也是射頻傳輸方式，如果沒有調(diào)制反調(diào)制過程，只是將信息源用線纜傳送到對端直接使用，不管頻率有多高，都是一般的有線傳輸方式。 射頻通信技術(shù)一直作為許多無線技術(shù)強(qiáng)有力的應(yīng)用而存在。隨著 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定成功， 射頻通 信技術(shù)己擺脫了過去那種互不兼容的狀態(tài)，從而能為無法采用有線系統(tǒng)安裝領(lǐng)域提供了可靠的、移動的網(wǎng)絡(luò)互連方案。 但 射頻技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用，目前仍處于開拓狀態(tài)，應(yīng)用還不是很廣，但隨著射頻通信技術(shù)的成熟，未來市場需要巨大，前景廣闊。 山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 3 第一章 射頻通信技術(shù)與數(shù)字通信系統(tǒng) 射頻通信技術(shù)簡介 射頻通信的由來 射頻是無線電波，可以用來實(shí)現(xiàn)很多功能。例如語音傳遞，金屬加工、醫(yī)療、傳感檢測、雷達(dá)、太空探測、甚至可以直接用來做武器。 幾年來隨著 RFID 的發(fā)展， RF 用作物品編碼識別（ ID）的手段 ，用 RF 標(biāo)簽標(biāo)識物品，用讀寫器閱讀 RF 標(biāo)簽來得到標(biāo)識物品的 ID信息。這種 RFID 技術(shù)被認(rèn)為是目前普遍使用著的條形碼的最佳替代者而倍受關(guān)注和青睞。由于技術(shù)上尚不成熟，商業(yè)模式上尚存疑念，并且成本、標(biāo)準(zhǔn)、對國際社會的認(rèn)同等原因， RF 在 ID 上的充分應(yīng)用尚有待時日。 但是，與 RFID 在苦斗的同時， RF 的另一類應(yīng)用 — 在證卡上的應(yīng)用卻得到長足的發(fā)展。從公共交通的支付手段到辦公人員的認(rèn)證，到處都采用了這項技術(shù)。 RFID 是個非常時髦的關(guān)鍵詞，不論是在作為物品標(biāo)簽上的應(yīng)用，還是在作為證卡上的應(yīng)用，人們 都津津樂道地稱為 RFID。這樣稱呼是否準(zhǔn)確呢？ 我們先來看一下手機(jī)，手機(jī)既用到了 RF（無線電波），又用到了 ID（手機(jī)號）。照理說是屬于 RFID 的應(yīng)用。但為什么不被稱作 RFID 呢？一是因?yàn)?ID 并不是使用手機(jī)的目的，“通話”才是主要目的。二是因?yàn)槭謾C(jī)得到普遍認(rèn)識遠(yuǎn)在 RFID 被高度重視之前，所以沒有人注意到它是 RFID 的一項應(yīng)用。 相反， RF 用在身份證、公交支付卡上的時期卻在 RFID 開始得到普遍認(rèn)識之后，所以人們樂于稱之為 RFID。但是，證卡類應(yīng)用的目的并不在于對 ID，而是在于一種信息上的交換 ，例如為了驗(yàn)明身份和自動支付，直接得到持卡人的姓名或消費(fèi)信息等。這個過程實(shí)際上是一個通信的過程，因?yàn)檫@種通信的距離很小，所以又有“ NFC”（近場通信）之稱。這是個很好的稱呼，它的出現(xiàn)為我們對 RF 在各種不同領(lǐng)域中的應(yīng)用清楚地提出了一個正確稱謂的問題。 同樣，利用 RF 標(biāo)簽得到編碼的應(yīng)用在原理上也是一種近距離通信。于是，不論RF是在標(biāo)簽上還是在證卡上的應(yīng)用都屬于射頻方式的近距離通信。與之相比， 盡管有些遠(yuǎn)距離的通信，例如移動電話、電報同樣都是利用電波，但一般來說誰也不言山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 及“射頻”的概念。反之，只要提到“射 頻”的時候，人們往往想到的是 RFID 等近距離通信上的應(yīng)用。因此，我們利用射頻通信的概念來表述近距離的無線通信是非常自然和貼切的。 RFID 運(yùn)作了數(shù)年之久，大學(xué)教育機(jī)構(gòu)中有些教師早就有愿望開設(shè) RFID 的課程。但是 RFID 僅僅是一種技術(shù)，不具有學(xué)科性質(zhì)和深度。這大概是遲遲不能在大學(xué)中形成課程的原因之一。但是，通信應(yīng)該是一門學(xué)科，我們稱之為“通信學(xué)”，國內(nèi)外還有通信學(xué)會等。所以我們把上述近距離的通信歸納為“射頻通信學(xué)”是再自然不過了，甚至比“近距離通信學(xué)”來的更準(zhǔn)確，因?yàn)樗入[含著近距離，又排除了“有線 ”通信方式等意義。我們對包括 RFID、 NFC 等作如此的分類和命名，其意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止在定義上，而涉及的是一個學(xué)科的發(fā)展和一種群體技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。 射頻通信技術(shù)結(jié)構(gòu)類型與特征 傳輸方式一般來說，射頻系統(tǒng)具有非常強(qiáng)大的傳輸調(diào)制信號的功能，即使在有干擾信號和阻斷信號的情況下，該系統(tǒng)也可以做到以最高的質(zhì)量發(fā)送并且以最好的靈敏度接收調(diào)制信號。阻斷信號主要有兩種：帶內(nèi)阻斷信號和帶外阻斷信號。帶外阻斷信號是指分布在信號頻譜之外的無關(guān)信號，例如由其它無線傳輸技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號。帶內(nèi)阻斷信號則分布在我們感興趣的信號頻譜 之內(nèi)，例如由相同的無線傳輸技術(shù)在其它終端產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號。對于無線通信而言，要成功地實(shí)現(xiàn)射頻接收功能，必須要過濾掉這兩種阻斷信號。 在整個射頻通信中，主要包含以下幾種頻率：傳輸頻率、接收頻率、中頻和基帶頻率?；鶐ьl率是用來調(diào)制數(shù)據(jù)的信號頻率。而真正的傳輸頻率則比基帶頻率高很多，一般的頻譜范圍是 500MHz 到 38GHz，數(shù)據(jù)信號也是在此高頻下進(jìn)行傳輸?shù)摹? 圖 基本超外差式接收示意框圖 山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 5 圖 基本下變頻式接收示意框圖 中頻多被用來作為傳輸 /接受頻率和基帶頻率的過渡，而這種傳輸方式正是超 外差架構(gòu)的特征，見圖 . 而 RF通信體系中接收機(jī)的基本架構(gòu)是超外差接收機(jī)，其 IF 為中頻頻率，為輸入接收， f1 為本振頻率，則 IF=|fIN177。 f1|.超外差架構(gòu)形式有二，即常用的單級下變頻式 (見圖 )和上變頻式，見圖 圖 新型利用中頻和基帶智能調(diào)制 /解調(diào)的超外差結(jié)構(gòu) 中頻的存在使我們有機(jī)會在信號被混合到基帶并做數(shù)字處理之前將帶內(nèi)阻斷信號濾除。在該超外差結(jié)構(gòu)中從中頻到基帶的轉(zhuǎn)換過程需要以下 3個器件：本機(jī)鎖相環(huán)、智能解調(diào)器 (混頻器 )和雙向 ADC(模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)換器 )。 一般而言，帶外阻斷 信號可以被天線自帶的濾波器過濾掉。而中頻的存在提供機(jī)會在信號被混合到基帶頻率并做數(shù)字處理之前將帶內(nèi)阻斷信號濾除。另一方面，在發(fā)送端，中頻常被用來濾除所有從基帶轉(zhuǎn)換到中頻這個過程中可能產(chǎn)生的偽數(shù)據(jù)和噪聲。 山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 6 射頻通信的特征 圖 一種基于中頻采樣一減少信號鏈路上的器件個數(shù)的超外差結(jié)構(gòu) 與圖 超外差結(jié)構(gòu)不同， 圖 的超外差結(jié)構(gòu)方法是選擇在中頻對信號進(jìn)行采樣，而不是在采樣前先將信號混合到基帶再采樣。如果選擇在中頻進(jìn)行采樣可減少信號鏈上的器件個數(shù)，那圖 中的 3 個器件可以用一個高性能的 ADC來代替。這不僅可以降低信號鏈的復(fù)雜程度，還可以提高信號解調(diào)的質(zhì)量。 但是，如果在下行基帶轉(zhuǎn)換器里應(yīng)用高質(zhì)量智能解調(diào)器，也能得到非常好的通信效果。如果能使本機(jī)鎖相環(huán)和射頻器件的漏電流足夠小，基帶的直流定調(diào)便可最小化?，F(xiàn)在，許多智能解調(diào)器都使用了直流失調(diào)補(bǔ)償環(huán)路來進(jìn)一步減小甚至最終消除直流失調(diào)。除此之外，解調(diào)器的相位分離功能可以做到非常準(zhǔn)確的 90 度的相位分離，這將確保信號解調(diào)時，誤差向量的值不會變壞或者只是變壞一點(diǎn)。最后，如果在使用智能解調(diào)器的同時，使用一個具有低相位噪聲的鎖相環(huán)，將會確?；鶐л敵鲂盘柕牡驮肼?，并且因此獲得一個好的位錯誤率 (BER)。 山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 7 因?yàn)?ADC 要在越來越高的頻率下工作，所以中頻采樣結(jié)構(gòu)的功耗變得比圖 的超外差結(jié)構(gòu)越來越高，并因此而越來越昂貴，這是中頻采樣結(jié)構(gòu)的最主要的缺點(diǎn)。由于這個原因，基于中頻采樣的射頻結(jié)構(gòu)往往更適合那些在相對低頻或者中頻的應(yīng)用，畢竟這些頻段對成本的影響不大。不過隨著科技的發(fā)展，尤其是 CMOS 工藝的引進(jìn)，使得集成高性能的器件和電路的價格越來越低，在不遠(yuǎn)的將來，中頻采樣結(jié)構(gòu)將不再是一種昂貴的選擇。 射頻通信的廣泛應(yīng)用 作為一門學(xué)科，應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)去包容那些屬于該領(lǐng) 域內(nèi)的應(yīng)用技術(shù)， RFID 作