射頻技術(shù)射頻鏈路PPT課件

1、IL=0.5 or 3dBGain=200 or 23dB增益與衰減(dB)第1頁/共56頁 321321LLLGGGGTTINOUTGPP 3981Wor ,66 32323230 321dBmdBdBdBdBdBmLGGGPPINOUT WmWLGGGPPINOUT400022002002001321 第2頁/共56頁幾路典型收幾路典型收/ /發(fā)機(jī)原理框圖發(fā)機(jī)原理框圖第3頁/共56頁 直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖 超外差發(fā)射接收機(jī)原理框圖 數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)原理框圖 超外差射頻接收機(jī)原理框圖 零中頻射頻接收機(jī)原理框圖 數(shù)字中頻接收機(jī)原理框圖幾路典型收幾路典型收/ /發(fā)機(jī)原理框圖發(fā)機(jī)原理框圖第4頁/共

2、56頁(I)(I)直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖IQPAsincccosBPF優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，器件少，成本低；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，器件少，成本低；缺點：缺點：I/Q相位的幅度和相位不平衡不易調(diào)節(jié)，易造成相位的幅度和相位不平衡不易調(diào)節(jié)，易造成 較大的載波泄漏和邊帶泄漏較大的載波泄漏和邊帶泄漏第5頁/共56頁(II)(II)超外差發(fā)射機(jī)原理框圖超外差發(fā)射機(jī)原理框圖優(yōu)點：低頻調(diào)制器具有更好的幅頻特性；功放和本振有優(yōu)點：低頻調(diào)制器具有更好的幅頻特性；功放和本振有 很好的隔離；很好的隔離；缺點：所需元件多，增加噪聲，增加發(fā)射機(jī)的復(fù)雜度、缺點：所需元件多，增加噪聲，增加發(fā)射機(jī)的復(fù)雜度、 體積、功

3、耗和成本。體積、功耗和成本。第6頁/共56頁(III)(III)數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)原理圖數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)原理圖優(yōu)點：調(diào)制精度高，射頻電路設(shè)計簡單；優(yōu)點：調(diào)制精度高，射頻電路設(shè)計簡單；缺點：對基帶要求較高，目前成本較高，功耗大。缺點：對基帶要求較高，目前成本較高，功耗大。第7頁/共56頁(IV)(IV)超外差射頻接收機(jī)原理框圖超外差射頻接收機(jī)原理框圖第8頁/共56頁(V)(V)零中頻射頻接收機(jī)原理框圖零中頻射頻接收機(jī)原理框圖第9頁/共56頁(VI)(VI)數(shù)字中頻接收機(jī)原理框圖數(shù)字中頻接收機(jī)原理框圖ADCLNARF BPF數(shù)字低通數(shù)字低通濾波器濾波器DSP(解調(diào)器解調(diào)器)數(shù)字本地數(shù)字本地振蕩器振蕩器L

4、OBPFBPFAMP混頻器混頻器第10頁/共56頁射頻電路的典型單元射頻電路的典型單元第11頁/共56頁 WCDMA移動終端收發(fā)信機(jī)框圖超外差發(fā)射機(jī)原理框圖 低噪聲放大器 混頻器 頻率合成器 WCDMA功率放大器射頻電路的典型單元射頻電路的典型單元第12頁/共56頁I.WCDMAI.WCDMA移動終端收發(fā)信機(jī)框圖移動終端收發(fā)信機(jī)框圖第13頁/共56頁II.II.低噪聲放大器低噪聲放大器描述一個系統(tǒng)（如接收機(jī)）內(nèi)部噪聲大小，可以用噪聲系數(shù)（NoiseFactor）F來表示，或者取其對數(shù)值，變成噪聲指數(shù)（NoiseFigure）。 由于接收機(jī)內(nèi)部噪聲的加入，會使得輸出端的信號噪聲比降低，所以噪聲系

5、數(shù)值一定大于，而噪聲指數(shù)NF值則大于0dB 第14頁/共56頁輸出端信噪比輸入端信噪比 nosonisiFPPPPNnosonisiFPPPPdBNlg10)( 第15頁/共56頁噪聲系數(shù)級連公式噪聲系數(shù)級連公式cascadecascadeiicascadeFNFGGGFGGFGFFFlog10111121213121 ceiverRFceiverRFiBPFLNABPFiBPFLNABPFMIXERLNABPFBPFBPFLNABPFceiverRFFNFGGGGFGGGFGGFGFFFReRe1222Relog101111 第16頁/共56頁III.III.混頻器混頻器第17頁/共56頁混

6、頻器頻譜分析混頻器頻譜分析第18頁/共56頁射頻電路鏡頻抑制射頻電路鏡頻抑制第19頁/共56頁典型混頻器的指標(biāo)典型混頻器的指標(biāo)第20頁/共56頁混頻器的非線性失真混頻器的非線性失真第21頁/共56頁IV.IV.頻率合成器頻率合成器頻率合成器在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用第22頁/共56頁鎖相式頻率合成器原理框圖鎖相式頻率合成器原理框圖refOUTOUTrefFRNFNFRF 第23頁/共56頁頻率合成器的相位噪聲頻率合成器的相位噪聲第24頁/共56頁 第25頁/共56頁V.WCDMAV.WCDMA功率放大器功率放大器 功率放大器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中非常重要的組成部分，收發(fā)端的線性放大和頻率變換是保證能夠正確解

7、調(diào)數(shù)字調(diào)制信號的必要條件?，F(xiàn)在通信系統(tǒng)均采用了QPSK,64QAM等線性調(diào)制技術(shù)，這些調(diào)制方法對功放的非線性特性非常敏感，因而對放大器有更高的線性要求，以避免對鄰近信道的干擾，保證調(diào)制的窄帶特性。設(shè)計具有高度線性的寬帶功率放大器顯得十分必要。 A類放大器具有最好的線性，但效率過低。A類放大器的偏置使其工作在線性區(qū)域的中間部分，RF信號不可能超出到非線性區(qū)域。但由于其效率低下，A類放大器一般避免使用。此外還有AB類，B類，C類偏置放大器，這些放大器通過使放大器工作在更接近截止電流的工作點上達(dá)到較高的效率。 第26頁/共56頁功放的非線性功放的非線性- -理想線性特性理想線性特性理想線性放大器理想

8、線性放大器PAPinPout0f0ffAAK1)(tei)(teof第27頁/共56頁非線性放大器非線性放大器典型現(xiàn)象典型現(xiàn)象( )iv t( )ov t非線性功率放大器非線性功率放大器PAiA增益壓縮增益壓縮0ffA0f02 f03 f04 f0f)(teo第28頁/共56頁12輸入輸入122121221323212122輸出輸出第29頁/共56頁功放非線性功放非線性- -導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展第30頁/共56頁線性化線性化- -功率回退法功率回退法-8-6-4-202468101214161820221dB compression point2.420.2519.25output pow

9、er (dBm)input power (dBm)第31頁/共56頁線性化線性化- -負(fù)反饋法負(fù)反饋法第32頁/共56頁線性化線性化- -預(yù)失真法預(yù)失真法射頻預(yù)失真射頻預(yù)失真基帶預(yù)失真基帶預(yù)失真第33頁/共56頁線性化線性化- -前饋法前饋法第34頁/共56頁射頻電路的典型性能射頻電路的典型性能第35頁/共56頁 調(diào)制、解調(diào)精度 接收機(jī)靈敏度 鄰道選擇性 阻塞特性分析 WCDMA終端射頻接收機(jī)指標(biāo) WCDMA終端射頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)射頻電路的典型性能射頻電路的典型性能第36頁/共56頁I.I.調(diào)制、解調(diào)精度調(diào)制、解調(diào)精度 在無線通信系統(tǒng)中，通常用矢量調(diào)制誤差（EVM）來表征調(diào)制器和解調(diào)器的精度。 2

10、0220( )TTV tS tdtEVMVt dt 矢量調(diào)制誤差（EVM）是衡量接收機(jī)解調(diào)特性的一個重要指標(biāo)。WCDMA終端技術(shù)協(xié)議給出了EVM指標(biāo)的定義： 設(shè)接收機(jī)在一個時隙T內(nèi)的輸出波形為V(t),0tT，而理想輸出波形應(yīng)為S(t)，0t29dB第46頁/共56頁IV.IV.阻塞特性分析阻塞特性分析 帶內(nèi)阻塞是指在有用信號功率為-104dBm，阻塞點頻信號功率為-46dBm（偏離10MHz）以及阻塞譜信號為-46dBm（偏離20MHz）時，誤碼率小于0.001。該指標(biāo)對接收機(jī)前端的非線性和射頻本振（RF LO）的相位噪聲都提出了較高的要求。 帶外阻塞指標(biāo)決定了接收機(jī)抵御其他系統(tǒng)干擾的能力，

11、它決定于接收機(jī)的預(yù)選濾波器特性。LO相位噪聲的相互混頻也會影響其阻塞效果。故帶外阻塞指標(biāo)主要由鏈路的線性、濾波特性和本振的相位噪聲共同影響。第47頁/共56頁在有強(qiáng)干擾時，本振對相噪對信號的影響在有強(qiáng)干擾時，本振對相噪對信號的影響協(xié)議中討論雙音阻塞指標(biāo)時提到在偏離信號協(xié)議中討論雙音阻塞指標(biāo)時提到在偏離信號10MHz處存在點頻處存在點頻信號信號-46dBm，此時信號電平為，此時信號電平為-114dBm。則有倒易混頻公式，。則有倒易混頻公式，容易計算出本振在偏離中心容易計算出本振在偏離中心10MHz處，分辨率帶寬取處，分辨率帶寬取3.84MHz時，時，相位噪聲應(yīng)低于相位噪聲應(yīng)低于-125dBc/H

12、z。第48頁/共56頁WCDMA接收機(jī)阻塞模板接收機(jī)阻塞模板第49頁/共56頁V.WCDMAV.WCDMA終端射頻接收機(jī)指標(biāo)終端射頻接收機(jī)指標(biāo)接收靈敏度：-125dBm；鄰道選擇性：-93dBm(SF=128、BER=0.001、 -41dBm5MHz）；阻塞特性：-104dBm（SF=128、BER=0.001、 點頻-46dBm10MHz、譜-46dBm20MHz）相位噪聲 ：-130dBc/Hz1MHz (RF LO)； -100dBc/Hz100kHz(IF LO)；I/Q輸出阻抗幅度：600mV(高阻)第50頁/共56頁VI.WCDMAVI.WCDMA終端射頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)終端射頻發(fā)射機(jī)

13、指標(biāo)最大發(fā)射功率：30dBm;最小發(fā)射功率：-30dBm;功率控制動態(tài)范圍：50dB；占用帶寬：5MHz；矢量誤差幅度（EVM）：17.5%；鄰道泄露功率比（ACLR）：45dB(5MHz)； 50dB(10MHz)帶外輻射特性：第51頁/共56頁一種簡單鏈路預(yù)算方法000()()()()()(/)()()rbsM dBEIRP dBWdBmWG dBEdBR dBbpsNKT dBW HzdBmW HzL dBL dB或或pp.201數(shù)字通信數(shù)字通信-基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)與應(yīng)用 （二版）（二版）B. Skalar鏈路余量與可用率鏈路余量與可用率第52頁/共56頁一個實例-衛(wèi)星鏈路預(yù)算第53頁/共56頁第54頁/共56頁課堂作業(yè) 試分配各項參數(shù)如下： EIRP設(shè)為 45dBm。Gr = 30dB。 對于4QAM或QPSK方式, (Eb/n0)req =10.5dB（BER=1e-6）, R=76.2