【正文】 益為頻率變換增益，定義為輸出中頻信號(hào)的大小與輸入射頻信號(hào)大小之比。接收機(jī)一般為下混頻，它將接收到的射頻信號(hào)搬移到中頻上。 混頻器是通信機(jī)的重要組成部件。因?yàn)闉榱擞行У乩妙l率資源和避免對(duì)鄰道的干擾，一般都將基帶信號(hào)通過(guò)相應(yīng)濾波器形成特定波形，以限制它的頻帶寬度，從而限制調(diào)制后的頻帶信號(hào)的頻譜寬度。從時(shí)域的角度看對(duì)于波形為非恒定包絡(luò)的已調(diào)信號(hào)，由于非線性放大養(yǎng)的增益與信號(hào)幅度有關(guān)，則使輸出信號(hào)的包絡(luò)發(fā)生了變化，引起波形失真，同時(shí)頻譜也變化，引起頻譜再生現(xiàn)象。但是非線性放大器在放大輸入信號(hào)的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列有害影響。4 、線性高頻功率放大器按工作狀態(tài)分為線性放大與非線性放大兩種，非線性放大器有較高的效率，而線性放大器的最高效率也只有50%。如果收和發(fā)采用不同頻帶的工作方式，那么發(fā)射機(jī)功率放大器頻帶外的雜散輸出或噪聲，若位于接收機(jī)頻帶內(nèi)，就會(huì)由于天線雙工器的隔離性能不好而被耦合到接收機(jī)前端的低噪聲放大器輸入端，形成干擾，或者也會(huì)對(duì)其他相鄰信道形成干擾。另一種稱(chēng)為功率增加效率(PAE)，它是輸出功率與輸入功率的差與電源供給功率之比功率增加效率PAE的定義中包含了功率增益的因素，當(dāng)有比較大的功率增益時(shí)，,此時(shí)有PAE。效率功率放大器的效率有兩種定義方法。 射頻功率放大器射頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級(jí)，它將已調(diào)制的頻帶信號(hào)放大到所需要的功率值，送到天線中發(fā)射，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以收到滿(mǎn)意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信。另外還有線性范圍、隔離度和穩(wěn)定度。電阻匹配網(wǎng)絡(luò)適合于寬帶放大，但它們要消耗功率，并增加噪聲。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在絕大多數(shù)的LNA均采用后一種匹配方法，這樣可以避免不匹配而引起LNA向天線的能量反射，同時(shí)，力求兩種匹配接近。輸入阻抗匹配低噪聲放大器與其信號(hào)源的匹配是很重要的。增益控制低噪聲放大器的增益最好是可控制的。放大器的增益首先與管子跨導(dǎo)有關(guān)，跨導(dǎo)直接由工作點(diǎn)的電流決定。增益低噪聲放大器的增益要適中，過(guò)大會(huì)使下級(jí)混頻器的輸入太大，產(chǎn)生失真。噪聲系數(shù)1）放大器的噪聲系數(shù)與工作點(diǎn)有關(guān)。減小偏置電流的結(jié)果使晶體管的特征頻率降低。而降低功耗的根本辦法是采用低電源電壓、低偏置電流，但伴隨的結(jié)果是晶體管的跨導(dǎo)減小，從而引起晶體管及放大器的一系列指標(biāo)的變化。在設(shè)計(jì)中如何采用折衷的原則，兼顧各項(xiàng)指標(biāo)，是很重要的。下面分析影響這些指標(biāo)的因素，特別要強(qiáng)調(diào)的是，所有這些指標(biāo)都是互相牽連的，甚至是矛盾的。 低噪聲放大器低噪聲放大器的主要指標(biāo)是：低的噪聲系數(shù)(NF)、足夠的線性范圍(IIP3)、合適的增益(gain)、輸入輸出阻抗的匹配(VSWR)、輸入輸出間良好的隔離。在電子系統(tǒng)中，它有兩個(gè)分量：入射波和反射波，因此S參數(shù)是基于入射波和反射波之間關(guān)系的參數(shù)。二、是用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)表示的網(wǎng)絡(luò)模型，在射頻段最合適的參數(shù)是S參數(shù)，這是一組特定頻率下的線性參數(shù)。目前的射頻集成電路工藝包括雙極(bipolar)、GaAs和CMOS工藝。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。其次，它所接收的信號(hào)是很微弱的，所以低噪聲放大器必定是一個(gè)小信號(hào)線性放大器，而且由于受傳輸路徑的影響，信號(hào)的強(qiáng)弱又是變化的，在接收信號(hào)的同時(shí)又可能伴隨許多強(qiáng)干擾信號(hào)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。它主要有四個(gè)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。 ，射頻通信電路中的放大器包括接收機(jī)的低噪聲小信號(hào)放大器和發(fā)射機(jī)的射頻功率放大器。分析整個(gè)射頻通信機(jī)，最重要的器件就是放大器，混頻器和振蕩器。通過(guò)天線接收進(jìn)來(lái)的射頻信號(hào)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(hào)經(jīng)混頻器混頻(這里是降頻器)，產(chǎn)生固定的中頻信號(hào)IF，然后，經(jīng)放大后送到基帶部分。每個(gè)部分包括以下幾個(gè)模塊：開(kāi)關(guān)（功率分配器）、低噪聲放大器(LNA)、混頻器(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。5．1射頻前端各模塊的性能指標(biāo)。軟件無(wú)線電的硬件實(shí)現(xiàn)－射頻電路設(shè)計(jì)1第五章 軟件無(wú)線電的硬件實(shí)現(xiàn)－射頻電路設(shè)計(jì)1軟件無(wú)線電是建立在一個(gè)通用的硬件平臺(tái)之上的，這個(gè)通用平臺(tái)具有模塊化、開(kāi)放性、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)。軟件無(wú)線電的硬件平臺(tái)主要由一下幾個(gè)部分組成：模擬射頻前端、寬帶A/D和D/A、數(shù)字上下變頻器、高速數(shù)字信號(hào)處理等。從圖中可以看出一個(gè)典型的射頻電路分為發(fā)射和接收兩個(gè)部分。在發(fā)送信號(hào)時(shí)，從基帶模塊送出的模擬信號(hào)，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(guò)天線發(fā)送出去。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(duì)噪聲、線性范圍、增益等指標(biāo)。下面詳細(xì)分析各射頻電路模塊的性能指標(biāo)。低噪聲放大器(1ownoise amplifier，簡(jiǎn)稱(chēng)LNA)是射頻接收機(jī)前端的主要部分。為了抑制后面各級(jí)噪聲對(duì)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(guò)載，產(chǎn)生非線性失真，它的增益又不宜過(guò)大。第三，低噪聲放大器一般通過(guò)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。放大器中的晶體管有兩種描述方法:一、是物理等效電路模型，模型中的參數(shù)都有一定的物理意義，這種等效電路適用的頻率范圍較寬。工作頻率最高的是GaAs器件，GaAs是一種化合半導(dǎo)體材料，性能穩(wěn)定、工藝成熟，它的最高頻率達(dá)到50～100GHz，在超高速微電子學(xué)和光電子學(xué)中占據(jù)了重要地位，近幾年來(lái)特別在超高速、低噪聲方面發(fā)展極快。S參數(shù)也稱(chēng)散射參數(shù)，暗示為事物分散為不同的分量，散射參數(shù)即描述其分散的程度和分量的大小。S參數(shù)在射頻段很容易測(cè)量，特別適合用于微波段的系統(tǒng)分析。對(duì)于移動(dòng)通信還有一個(gè)很重要的指標(biāo)是低電源和低功耗，原因是移動(dòng)通信中，接收機(jī)處于等待狀態(tài)時(shí)，射頻前端電路一直是工作的，因此低功耗是十分重要的。它們不僅取決于電路的結(jié)構(gòu)，對(duì)集成電路來(lái)說(shuō)，還取決于工藝技術(shù)。低功耗LNA是小信號(hào)放大器，必須給它設(shè)置一個(gè)靜態(tài)偏置。工作頻率放大器所能允許的工作頻率與晶體管的特征頻率fT有關(guān)。在集成電路中，增大晶體管的面積使極間電容增加也降低了特征頻率。2）晶體管放大器的噪聲與基區(qū)體電阻有關(guān)。但為了抑制后面各級(jí)的噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響，其增益又不能太小。其次放大器的增益還與負(fù)載有關(guān)。在通信電路中，控制增益的方法一般有以下幾種：改變放大器的工作點(diǎn)，改變放大器的負(fù)反饋量，改變放大器諧振回路的Q值等。放大器與源的匹配有兩種方式：一是以獲得噪聲系數(shù)最小為目的的噪聲匹配，二是以獲得最大功率傳輸和最小反射損耗為目的的共軛匹配。匹配網(wǎng)絡(luò)可以用純電阻網(wǎng)絡(luò)，也可以用電抗網(wǎng)絡(luò)。采用無(wú)損耗的電抗匹配網(wǎng)絡(luò)不會(huì)增加噪聲，但只適合窄帶放大。低噪聲放大器的設(shè)計(jì)無(wú)論采用Bipolar, BiCOMS或GaAsFET工藝技術(shù)設(shè)計(jì)，其電路結(jié)構(gòu)都是差不多的，都是由晶體管、偏置、輸入匹配和負(fù)載低法部分組成。衡量射頻功率放大器的性能指標(biāo)值如下：功率功率根據(jù)用途而定，~，基站一般10~100w。一種稱(chēng)為集電極效率，它是輸出功率與電源功給功率之比，即，這種定義沒(méi)有考慮放大器的功率增益。如何保證高的效率和大的功率，是高頻功率放大器設(shè)計(jì)的核心雜散輸出與噪聲收發(fā)信機(jī)的接收和發(fā)射設(shè)備一般都是通過(guò)天線雙工器共用一付天線的。因此必須限制功率放大器的帶外寄生輸出，而且要求發(fā)射機(jī)的熱噪聲的功率譜密度在相應(yīng)的接收頻帶處要小于130dm/Hz，這樣對(duì)接收機(jī)的影響基本上可以忽略。因此從高效率的角度來(lái)看應(yīng)采用非線性放大器。從頻譜的角度看，由于非續(xù)性的作用，輸出會(huì)產(chǎn)生新的頻率分量，它干擾了有用信號(hào)并使被放大的信號(hào)頻譜發(fā)生變化，頻帶展寬。非線性放大器的所有這些影響對(duì)移動(dòng)通信來(lái)說(shuō)都是至關(guān)重要的。但這樣產(chǎn)生的已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)往往是非恒定的，因此非線性放大器的頻譜再生作用使發(fā)射機(jī)的這些性能指標(biāo)變壞。在發(fā)射機(jī)中一般用上混頻，它將已調(diào)制的中頻信號(hào)搬移到射頻段。接收機(jī)的混頻器位于LNA之后，將LNA輸出的射頻信號(hào)通過(guò)與本振信號(hào)相乘變換為中頻信號(hào)。電壓增益Av和功率增益Gp分別定義為 （） （）當(dāng)混頻器的射頻口通過(guò)抑制鏡像頻率的濾波器與LNA相連時(shí)，為了保證濾波器的性能，混頻器射頻口的輸入阻抗必須和此濾波器的輸出阻抗相匹配，濾波器的輸出阻抗一般是50Ω。例如聲表面波濾波器為200Ω，中頻陶瓷濾波器是330Ω，晶體濾波器是1kΩ。在計(jì)算整機(jī)的指標(biāo)(如噪聲系數(shù)、線性范圍等)時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。無(wú)源混頻器常用二極管和工作在可變電阻區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成。無(wú)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(jí)噪聲對(duì)接收機(jī)總噪聲的影