射频技术射频链路幻灯片.ppt

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1、射频技术射频链路射频技术射频链路第1页，共57页，编辑于2022年，星期六n分贝分贝(dB)n功率（功率（dBm）分贝的概念分贝的概念第2页，共57页，编辑于2022年，星期六IL=0.5 or 3dBGain=200 or 23dBn增益与衰减增益与衰减(dB)(dB)第3页，共57页，编辑于2022年，星期六第4页，共57页，编辑于2022年，星期六几路典型收几路典型收/发机原理框图发机原理框图第5页，共57页，编辑于2022年，星期六n直接调制发射机原理框图n超外差发射接收机原理框图n数字中频发射机原理框图n超外差射频接收机原理框图n零中频射频接收机原理框图n数字中频接收机原理框图几路典

2、型收几路典型收/发机原理框图发机原理框图第6页，共57页，编辑于2022年，星期六(I)(I)直接调制发射机原理框图直接调制发射机原理框图优点：结构简单，器件少，成本低；优点：结构简单，器件少，成本低；缺点：缺点：I/Q相位的幅度和相位不平衡不易调节，易造成相位的幅度和相位不平衡不易调节，易造成 较大的载波泄漏和边带泄漏较大的载波泄漏和边带泄漏第7页，共57页，编辑于2022年，星期六(II)(II)超外差发射机原理框图超外差发射机原理框图优点：低频调制器具有更好的幅频特性；功放和本振有优点：低频调制器具有更好的幅频特性；功放和本振有 很好的隔离；很好的隔离；缺点：所需元件多，增加噪声，增加发

3、射机的复杂度、缺点：所需元件多，增加噪声，增加发射机的复杂度、体积、功耗和成本。体积、功耗和成本。第8页，共57页，编辑于2022年，星期六(III)(III)数字中频发射机原理图数字中频发射机原理图优点：调制精度高，射频电路设计简单；优点：调制精度高，射频电路设计简单；缺点：对基带要求较高，目前成本较高，功耗大。缺点：对基带要求较高，目前成本较高，功耗大。第9页，共57页，编辑于2022年，星期六(IV)(IV)超外差射频接收机原理框图超外差射频接收机原理框图第10页，共57页，编辑于2022年，星期六(V)(V)零中频射频接收机原理框图零中频射频接收机原理框图第11页，共57页，编辑于20

4、22年，星期六(VI)(VI)数字中频接收机原理框图数字中频接收机原理框图第12页，共57页，编辑于2022年，星期六射频电路的典型单元射频电路的典型单元第13页，共57页，编辑于2022年，星期六nWCDMA移动终端收发信机框图超外差发射机原理框图n低噪声放大器n混频器n频率合成器nWCDMA功率放大器射频电路的典型单元射频电路的典型单元第14页，共57页，编辑于2022年，星期六I.WCDMAI.WCDMA移动终端收发信机框图移动终端收发信机框图第15页，共57页，编辑于2022年，星期六II.II.低噪声放大器低噪声放大器描述一个系统（如接收机）内部噪声大小，可以用噪声描述一个系统（如接

5、收机）内部噪声大小，可以用噪声系数（系数（NoiseFactor）F来表示，或者取其对数值，变成来表示，或者取其对数值，变成噪声指数（噪声指数（NoiseFigure）。）。由于接收机内部噪声的加入，会使得输出端的由于接收机内部噪声的加入，会使得输出端的信号噪声比降低，所以噪声系数值一定大于，信号噪声比降低，所以噪声系数值一定大于，而噪声指数而噪声指数NF值则大于值则大于0dB 第16页，共57页，编辑于2022年，星期六第17页，共57页，编辑于2022年，星期六噪声系数级连公式噪声系数级连公式第18页，共57页，编辑于2022年，星期六III.III.混频器混频器第19页，共57页，编辑于

6、2022年，星期六混频器频谱分析混频器频谱分析第20页，共57页，编辑于2022年，星期六射频电路镜频抑制射频电路镜频抑制第21页，共57页，编辑于2022年，星期六典型混频器的指标典型混频器的指标第22页，共57页，编辑于2022年，星期六混频器的非线性失真混频器的非线性失真第23页，共57页，编辑于2022年，星期六IV.IV.频率合成器频率合成器n频率合成器在通信系统中的应用频率合成器在通信系统中的应用第24页，共57页，编辑于2022年，星期六锁相式频率合成器原理框图锁相式频率合成器原理框图第25页，共57页，编辑于2022年，星期六频率合成器的相位噪声频率合成器的相位噪声第26页，共

7、57页，编辑于2022年，星期六 第27页，共57页，编辑于2022年，星期六V.WCDMAV.WCDMA功率放大器功率放大器 功率放大器是现代通信系统中非常重要的组成部分，收发端的线性放大和频率变换是保证能够正确解调数字调制信号的必要条件。现在通信系统均采用了QPSK,64QAM等线性调制技术，这些调制方法对功放的非线性特性非常敏感，因而对放大器有更高的线性要求，以避免对邻近信道的干扰，保证调制的窄带特性。设计具有高度线性的宽带功率放大器显得十分必要。A类放大器具有最好的线性，但效率过低。A类放大器的偏置使其工作在线性区域的中间部分，RF信号不可能超出到非线性区域。但由于其效率低下，A类放大

8、器一般避免使用。此外还有AB类，B类，C类偏置放大器，这些放大器通过使放大器工作在更接近截止电流的工作点上达到较高的效率。第28页，共57页，编辑于2022年，星期六功放的非线性功放的非线性-理想线性特性理想线性特性理想线性放大器理想线性放大器PAPinPout第29页，共57页，编辑于2022年，星期六非线性放大器典型现象非线性放大器典型现象非线性功率放大器非线性功率放大器PA增益压缩增益压缩PinPout第30页，共57页，编辑于2022年，星期六输入输入输出输出第31页，共57页，编辑于2022年，星期六功放非线性功放非线性-导致频谱扩展导致频谱扩展第32页，共57页，编辑于2022年，

9、星期六线性化线性化-功率回退法功率回退法第33页，共57页，编辑于2022年，星期六线性化线性化-负反馈法负反馈法第34页，共57页，编辑于2022年，星期六线性化线性化-预失真法预失真法射频预失真射频预失真基带预失真基带预失真第35页，共57页，编辑于2022年，星期六线性化线性化-前馈法前馈法第36页，共57页，编辑于2022年，星期六射频电路的典型性能射频电路的典型性能第37页，共57页，编辑于2022年，星期六n调制、解调精度n接收机灵敏度n邻道选择性n阻塞特性分析nWCDMA终端射频接收机指标nWCDMA终端射频发射机指标射频电路的典型性能射频电路的典型性能第38页，共57页，编辑于

10、2022年，星期六I.I.调制、解调精度调制、解调精度 在无线通信系统中，通常用矢量调制误差（在无线通信系统中，通常用矢量调制误差（EVM）来表征）来表征调制器和解调器的精度。调制器和解调器的精度。矢量调制误差（矢量调制误差（EVM）是衡量接收机解调特性的一）是衡量接收机解调特性的一个重要指标。个重要指标。WCDMA终端技术协议给出了终端技术协议给出了EVM指标的指标的定义：定义：设接收机在一个时隙设接收机在一个时隙T内的输出波形为内的输出波形为V(t),0tT，而理想输出波形应为而理想输出波形应为S(t)，0t29dB第48页，共57页，编辑于2022年，星期六IV.IV.阻塞特性分析阻塞特

11、性分析n带内阻塞是指在有用信号功率为-104dBm，阻塞点频信号功率为-46dBm（偏离10MHz）以及阻塞谱信号为-46dBm（偏离20MHz）时，误码率小于0.001。该指标对接收机前端的非线性和射频本振（RF LO）的相位噪声都提出了较高的要求。n带外阻塞指标决定了接收机抵御其他系统干扰的能力，它决定于接收机的预选滤波器特性。LO相位噪声的相互混频也会影响其阻塞效果。故带外阻塞指标主要由链路的线性、滤波特性和本振的相位噪声共同影响。第49页，共57页，编辑于2022年，星期六在有强干扰时，本振对相噪对信号的影响在有强干扰时，本振对相噪对信号的影响协议中讨论双音阻塞指标时提到在偏离信号协议

12、中讨论双音阻塞指标时提到在偏离信号10MHz处存在点频信号处存在点频信号-46dBm，此时信号电平为，此时信号电平为-114dBm。则有倒易混频公式，容易计算出本振在。则有倒易混频公式，容易计算出本振在偏离中心偏离中心10MHz处，分辨率带宽取处，分辨率带宽取3.84MHz时，相位噪声应低于时，相位噪声应低于-125dBc/Hz。第50页，共57页，编辑于2022年，星期六WCDMA接收机阻塞模板接收机阻塞模板第51页，共57页，编辑于2022年，星期六V.WCDMAV.WCDMA终端射频接收机指标终端射频接收机指标接收灵敏度接收灵敏度：-125dBm；邻道选择性邻道选择性：-93dBm(SF

13、=128、BER=0.001、-41dBm5MHz）；阻塞特性阻塞特性：-104dBm（SF=128、BER=0.001、点频-46dBm10MHz、谱-46dBm20MHz）相位噪声相位噪声：-130dBc/Hz1MHz(RF LO)；-100dBc/Hz100kHz(IF LO)；I/Q输出阻抗幅度输出阻抗幅度：600mV(高阻)第52页，共57页，编辑于2022年，星期六VI.WCDMAVI.WCDMA终端射频发射机指标终端射频发射机指标最大发射功率：30dBm;最小发射功率：-30dBm;功率控制动态范围：50dB；占用带宽：5MHz；矢量误差幅度（EVM）：17.5%；邻道泄露功率比

14、（ACLR）：45dB(5MHz)；50dB(10MHz)带外辐射特性：第53页，共57页，编辑于2022年，星期六一种简单链路预算方法一种简单链路预算方法pp.201数字通信数字通信-基础与应用基础与应用（二版）（二版）B.Skalar链路余量与可用率链路余量与可用率第54页，共57页，编辑于2022年，星期六一个实例一个实例-卫星链路预算卫星链路预算第55页，共57页，编辑于2022年，星期六第56页，共57页，编辑于2022年，星期六课堂作业课堂作业n试试分配各分配各项项参数如下：参数如下：nEIRP设为设为 45dBm。Gr=30dB。对对于于4QAM或或QPSK方式方式,(Eb/n0

15、)req=10.5dB（BER=1e-6）,R=76.2dB（即在（即在28MHz带带内具有内具有42Mbits/s的信号的信号码码率，率，频带频带效率效率1.5bits/s，升余，升余滚滚降降系数系数0.33)。k=-198.6dBm/k-Hz,Ls=134.4dB(5km,25GHz),L0暂暂不考不考虑虑。,T0=27.1dBK（即（即509K，其中天，其中天线线噪声温度取噪声温度取150K,接收机噪声系数接收机噪声系数3.5dB或噪声温度或噪声温度359K）。）。n 计计算由上述指算由上述指标标得到的得到的链链路路备备余量。余量。n参考参考p55第57页，共57页，编辑于2022年，星期六