通信射频电路收发系统结构.ppt
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1、通信射频电路收发系统结构现在学习的是第1页,共41页无线通信系统基本模型无线通信系统基本模型无线通信系统基本模型无线通信系统基本模型信源信源发信机发信机收信机收信机信宿信宿信道媒介信道媒介干扰噪声干扰噪声信道机信道机发射端发射端接收端接收端无线发信系统无线发信系统无线发信系统无线发信系统基本结构基本结构基本结构基本结构无线收信系统无线收信系统基本结构基本结构基本结构基本结构调制调制中放中放/变频变频功放功放模拟电路(模拟电路(RF)待发基带待发基带信号信号(BB)发射天线发射天线解调解调中放中放/变频变频放大放大/选频选频模拟电路(模拟电路(RF)输出基带输出基带信号信号(BB)接收天线接收天
2、线 无线通信系统基本模型无线通信系统基本模型现在学习的是第2页,共41页4.1 4.1 概述概述通信机基本结构通信机基本结构射频级基本结构射频级基本结构发射部分发射部分接收部分接收部分天线公用器天线公用器本章本章主要内容主要内容:介绍发送、接收机的:介绍发送、接收机的结构方案结构方案主要指标主要指标现在学习的是第3页,共41页完成基带信号对载波的完成基带信号对载波的调制调制 通带信号(已调波)通带信号(已调波)将通带信号将通带信号搬移搬移到所需的频段到所需的频段上变频上变频放大放大到足够的功率并发射到足够的功率并发射不干扰相邻信道不干扰相邻信道限制频带限制频带主要指标:主要指标:频谱频谱、功率
3、功率、效率效率射频发射机的射频发射机的基本组成基本组成及及完成功能完成功能:产生正弦载波产生正弦载波现在学习的是第4页,共41页射频接收机的射频接收机的基本组成基本组成及及完成的功能完成的功能从众多的电波中选出有用信号从众多的电波中选出有用信号选频、滤除干扰选频、滤除干扰将微弱信号将微弱信号放大到解调器所要求的电平值放大到解调器所要求的电平值放大放大将通带信号变为基带信号将通带信号变为基带信号 解调解调接收机的主要指标:接收机的主要指标:灵敏度灵敏度、选择性选择性现在学习的是第5页,共41页设计接收机和发射机的射频部分时应解决的设计接收机和发射机的射频部分时应解决的关键问题关键问题 选用合适的
4、选用合适的调制和解调调制和解调方式方式 抗干扰性能好、频带利用率高、功率有效性好抗干扰性能好、频带利用率高、功率有效性好 接收机接收机选出选出有用信道有用信道抑制抑制干扰干扰 难点难点已调信号载频高、信道窄已调信号载频高、信道窄 接收机的接收机的灵敏度和线性动态范围灵敏度和线性动态范围 发射机的发射机的高效率高效率不失真的不失真的功率放大器功率放大器 限制发射信号限制发射信号对相邻信道的干扰对相邻信道的干扰 天线天线收发转换器收发转换器的损耗小,隔离性好的损耗小,隔离性好现在学习的是第6页,共41页4.2.1超外差式接收机超外差式接收机变频器变频器功能:将接收到的射频不失真的功能:将接收到的射
5、频不失真的降低降低为一个为一个固定固定的中频的中频关键部件:关键部件:下变频器下变频器变频特点:变频特点:频率降低频率降低 频谱结构不变频谱结构不变4.2接收机方案接收机方案1.单次变频超外差接收机方案单次变频超外差接收机方案现在学习的是第7页,共41页(1 1)为了解决为了解决选择性选择性结果:射频段结果:射频段选择信道非常困难选择信道非常困难要求滤波器要求滤波器Q值极高值极高上行上行频带频带:890:890915MHz915MHz(移动台发、基站收)(移动台发、基站收)下行下行频带频带:935:935 960MHz 960MHz(移动台收、基站发)(移动台收、基站发)每个每个信道信道:20
6、0KHz:200KHz GSM通信系统通信系统特点特点:信道带宽信道带宽远比远比载频小载频小射频段选择频带射频段选择频带降为中频、选择信道降为中频、选择信道措施:措施:降低频率选信道降低频率选信道为什么为什么要将接收到的射频频率要将接收到的射频频率降低?降低?两个概念两个概念频带频带信道信道现在学习的是第8页,共41页(2 2)为使接收机达为使接收机达稳定的高增益稳定的高增益天线输入天线输入电平约为电平约为-100-120dBm(级)级)解调器输入解调器输入一般要求约一般要求约500mV要求要求增益大于增益大于100dB以上以上总增益射频增益总增益射频增益混频增益混频增益中频增益中频增益结果:
7、结果:增益增益分散在各频段分散在各频段,易稳定,易稳定 中频中频频率低且固定频率低且固定,增益易大而稳定,增益易大而稳定(主要增益级主要增益级)(3 3)在较低的固定中频上解调或在较低的固定中频上解调或A/DA/D变换也相对容易变换也相对容易 现在学习的是第9页,共41页超外差接收机各级功能超外差接收机各级功能低噪声放大器低噪声放大器射频放大射频放大变频器变频器频谱搬移频谱搬移中频模块中频模块选信道、主增益级选信道、主增益级现在学习的是第10页,共41页基本实现方法基本实现方法变频功能变频功能频谱搬移频谱搬移超外差接收机的主要缺点超外差接收机的主要缺点变频器引入众多的组合频率干扰变频器引入众多
8、的组合频率干扰产生众多组合频率的原因?产生众多组合频率的原因?滤波器不理想滤波器不理想非线性器件不是非线性器件不是理想平方律特性理想平方律特性产生组合频率产生组合频率非线性非线性器器件件滤波器滤波器现在学习的是第11页,共41页组合频率组合频率当当 小于中频带宽时,通过滤波器输出小于中频带宽时,通过滤波器输出变频器引起的寄生通道干扰变频器引起的寄生通道干扰非线性非线性器器件件滤波器滤波器当输入端伴有干扰信号时当输入端伴有干扰信号时输入端没有其它干扰信号输入端没有其它干扰信号组合频率组合频率通过滤波器输出通过滤波器输出三阶互调干扰三阶互调干扰现在学习的是第12页,共41页镜像频率干扰镜像频率干扰
9、重要的寄生通道干扰重要的寄生通道干扰什么是镜像频率?什么是镜像频率?后果如何?后果如何?前端滤波器滤除前端滤波器滤除消除镜像频率干扰的方法:不让镜频信号进入变频器消除镜像频率干扰的方法:不让镜频信号进入变频器滤波器实现难点?滤波器实现难点?射频滤波器通带做不窄射频滤波器通带做不窄解决方法解决方法:提高中频提高中频现在学习的是第13页,共41页高中频和低中频的利弊高中频和低中频的利弊高中频高中频镜像频率远离有用信号,滤波容易镜像频率远离有用信号,滤波容易优点:优点:利于抗镜频干扰利于抗镜频干扰低中频低中频相同相同Q值条件下,中频滤波器窄带值条件下,中频滤波器窄带优点:优点:利于选择信道、稳定的高
10、增益利于选择信道、稳定的高增益两者兼顾最佳方案两者兼顾最佳方案超外差式超外差式二次混频二次混频方案方案选择选择中频中频兼顾兼顾两者两者现在学习的是第14页,共41页例例例例1 1 1 1:GSMGSMGSMGSM下行频段下行频段下行频段下行频段935-960MHz935-960MHz935-960MHz935-960MHz,若选,若选,若选,若选f f f fIFIFIFIF=10MHz=10MHz=10MHz=10MHz,试确定本振频,试确定本振频,试确定本振频,试确定本振频率及干扰镜频范围。率及干扰镜频范围。率及干扰镜频范围。率及干扰镜频范围。低本振情况低本振情况低本振情况低本振情况解:高
11、本振情况解:高本振情况解:高本振情况解:高本振情况f f f fRFRFRFRF位于频段低端,位于频段低端,位于频段低端,位于频段低端,f f f fimimimim位于频段内高端,位于频段内高端,位于频段内高端,位于频段内高端,f f f fLOLOLOLO位于频段内。位于频段内。位于频段内。位于频段内。f f f fRFRFRFRF位于频段高端,位于频段高端,位于频段高端,位于频段高端,f f f fimimimim位于频段内低端,位于频段内低端,位于频段内低端,位于频段内低端,f f f fLOLOLOLO位于频段内。位于频段内。位于频段内。位于频段内。现在学习的是第15页,共41页 从
12、上可见从上可见从上可见从上可见,若选择若选择若选择若选择f f f fIFIFIFIF=10MHz,=10MHz,=10MHz,=10MHz,无论选择高本振或低本振时无论选择高本振或低本振时无论选择高本振或低本振时无论选择高本振或低本振时,f,f,f,fimimimim都位于有用信道之内都位于有用信道之内都位于有用信道之内都位于有用信道之内,无法用无法用无法用无法用BPF1BPF1BPF1BPF1滤掉滤掉滤掉滤掉,成为干扰信号。成为干扰信号。成为干扰信号。成为干扰信号。若增大若增大若增大若增大f f f fIFIFIFIF至至至至70MHz70MHz70MHz70MHz,则采用高本振或低本振,
13、镜频都不,则采用高本振或低本振,镜频都不,则采用高本振或低本振,镜频都不,则采用高本振或低本振,镜频都不会进入通信频段,故可用会进入通信频段,故可用会进入通信频段,故可用会进入通信频段,故可用BPF1BPF1BPF1BPF1滤除掉滤除掉滤除掉滤除掉,从而消除镜频干扰。从而消除镜频干扰。从而消除镜频干扰。从而消除镜频干扰。现在学习的是第16页,共41页3.二次变频超外差接收机方案二次变频超外差接收机方案中频选择原则中频选择原则IIII中频采用中频采用低低中频值,利于提取有用信道中频值,利于提取有用信道 抑制邻道干扰抑制邻道干扰I I 中频采用中频采用高高中频值,以提高镜象频率抗拒比中频值,以提高
14、镜象频率抗拒比三个滤波器的三个滤波器的功能、中心频率与带宽功能、中心频率与带宽射频滤波器射频滤波器I I 中频中频滤波器滤波器II II 中频中频滤波器滤波器总增益总增益低噪放增益低噪放增益I I中频中频增益增益IIII中频中频增益增益(主要增益级)(主要增益级)现在学习的是第17页,共41页二次变频超外差接收机实例二次变频超外差接收机实例现在学习的是第18页,共41页4.2.2直接下变频方案(零中频方案)直接下变频方案(零中频方案)方案特点:方案特点:中频为中频为 方案优点方案优点:不存在镜像频率,无镜频信号干扰不存在镜像频率,无镜频信号干扰 可用低通滤波器选择信道可用低通滤波器选择信道 易
15、解决匹配、线性动态范围等问题易解决匹配、线性动态范围等问题现在学习的是第19页,共41页直接下变频方案存在的问题直接下变频方案存在的问题 1.1.本振泄露本振泄露 关键原因关键原因:本振频率与信号频率相同本振频率与信号频率相同2.2.LNA偶次谐波失真干扰偶次谐波失真干扰 两个频率两个频率相近的干扰相近的干扰非线性的偶次项非线性的偶次项引起的差频引起的差频 漏过、形成干扰漏过、形成干扰现在学习的是第20页,共41页3.3.直流偏差直流偏差 由本振泄漏引起的直流偏差由本振泄漏引起的直流偏差 强干扰的自混频引起的直流偏差强干扰的自混频引起的直流偏差4.噪声影响噪声影响现在学习的是第21页,共41页
16、(1 1 1 1)信道间隔离度差)信道间隔离度差)信道间隔离度差)信道间隔离度差(频率窜透频率窜透频率窜透频率窜透)RFRFRFRF=LOLOLOLO,大功率本振信号向天线端窜透,对附近邻信道通信造成,大功率本振信号向天线端窜透,对附近邻信道通信造成,大功率本振信号向天线端窜透,对附近邻信道通信造成,大功率本振信号向天线端窜透,对附近邻信道通信造成干扰干扰干扰干扰;混频器各端口信号间相互窜透混频器各端口信号间相互窜透混频器各端口信号间相互窜透混频器各端口信号间相互窜透-自混频自混频自混频自混频,造成输出信号直流漂移。造成输出信号直流漂移。造成输出信号直流漂移。造成输出信号直流漂移。零中频零中频
17、零中频零中频(直接下变频直接下变频直接下变频直接下变频)接收机缺点接收机缺点接收机缺点接收机缺点(2 2 2 2)要求)要求)要求)要求LOLOLOLO与与与与RFRFRFRF同频,且彼此之间的相位关系固定,从而需要载同频,且彼此之间的相位关系固定,从而需要载同频,且彼此之间的相位关系固定,从而需要载同频,且彼此之间的相位关系固定,从而需要载波提取与锁相同步。波提取与锁相同步。波提取与锁相同步。波提取与锁相同步。(3 3 3 3)混频器应有较高的线性度。)混频器应有较高的线性度。)混频器应有较高的线性度。)混频器应有较高的线性度。(4 4 4 4)端口间隔离度要求高。)端口间隔离度要求高。)端
18、口间隔离度要求高。)端口间隔离度要求高。现在学习的是第22页,共41页一种改进方案一种改进方案一种改进方案一种改进方案(宽带零中频接收机宽带零中频接收机宽带零中频接收机宽带零中频接收机)借鉴二次外差式接收机抑制干扰能力强的特点,对零中频接收方案借鉴二次外差式接收机抑制干扰能力强的特点,对零中频接收方案借鉴二次外差式接收机抑制干扰能力强的特点,对零中频接收方案借鉴二次外差式接收机抑制干扰能力强的特点,对零中频接收方案的改进的改进的改进的改进,应用应用应用应用AFGAFGAFGAFG(本振自锁相)克服了直流漂移问题。(本振自锁相)克服了直流漂移问题。(本振自锁相)克服了直流漂移问题。(本振自锁相)
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