高頻電子線路無線收發(fā)信系統(tǒng)設(shè)計簡介幻燈片.ppt

1、第八章無線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計簡介，8.1發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計8.2接收系統(tǒng)設(shè)計牙齒章節(jié)的摘要，無線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計包括發(fā)射機系統(tǒng)設(shè)計和接收機系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)的實施方案、配置結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)和組件與指標(biāo)之間的相互關(guān)系必須明確。實施時，必須全面了解各個部分的組件和單元電路，并選擇適當(dāng)?shù)牟考桶?.1發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計，發(fā)射器結(jié)構(gòu)發(fā)射器的主要功能是實現(xiàn)基帶信號的調(diào)制，以及高頻和射頻信號的功率放大。根據(jù)基帶信號和調(diào)制方法，發(fā)射機可以分為連續(xù)波發(fā)射機、頻率發(fā)射機、調(diào)幅發(fā)射機、相位調(diào)制發(fā)射機、單邊波發(fā)射機等。任何發(fā)射器一般可分為兩種。一種是直接變調(diào)法，另一種是二次變調(diào)法。在直接調(diào)制方法、高頻或射頻操作頻率下實現(xiàn)直接調(diào)制轉(zhuǎn)換，省略變

2、頻器，構(gòu)成框圖。二次頻率轉(zhuǎn)換方法，基本原理是先在低頻率下實現(xiàn)調(diào)制，然后通過混頻器將調(diào)制的信號轉(zhuǎn)換為工作頻率。上述兩種茄子方案各有優(yōu)缺點。1、直接調(diào)制法結(jié)構(gòu)簡單、元件少、實現(xiàn)容易，但如果調(diào)制器和本振沒有很好地隔離，則載波信號直接從調(diào)制器輸出，通過天線發(fā)射，干擾系統(tǒng)本身和相鄰信道。二、二次變頻方法結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但可以解決直接調(diào)制方法的問題，同時可以在較低的頻率下完成調(diào)制，因此調(diào)制性能高，易于實現(xiàn)，但是二次變頻方法必須使用帶通濾波器過濾其他側(cè)波段，在某些情況下，牙齒濾波器的指標(biāo)要求可能很高，很難實現(xiàn)。一般來說，由于載波頻率高，為了抑制互調(diào)干擾，載波頻率高，本振輸出濾波器的相對帶寬變窄，組延遲發(fā)生了很

3、大變化，因此輸出信號可能嚴(yán)重失真，所以一般使用二次頻率轉(zhuǎn)換方法。發(fā)射機的性能指標(biāo)發(fā)射機設(shè)計的主要目標(biāo)是獲得高效的輸出功率、純輸出頻譜、低發(fā)射機噪聲、最大線性特性等。因此，發(fā)射機的系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)和性能指標(biāo)主要包括1，發(fā)射機的功率包括最大功率和平均功率。峰值功率是發(fā)射器的最大瞬時功率，平均功率是發(fā)送有用信息時發(fā)射器的功率平均值。2、增益發(fā)射器每個電路級別都有其自己的增益或損失，因此對輸入和輸出功率有要求。整個系統(tǒng)的增益是由各級電路決定的，因此各級電路的增益分配非常重要。3、載波頻率的穩(wěn)定性頻率的穩(wěn)定性被定義為在指定時間和特定條件(例如溫度、濕度和電源電壓變化范圍)下載波頻率的相對變化值，其值通常為1

4、06。影響頻率穩(wěn)定性的因素主要是溫度、電源電壓和負(fù)載阻抗的變化，可以使用晶振或溫補振來獲得高頻率穩(wěn)定性。4，頻率的準(zhǔn)確度頻率的準(zhǔn)確度被定義為發(fā)送信號的頻率與指定的標(biāo)稱頻率之間的差異。差異越小，準(zhǔn)確度越高。5.無線頻率的頻譜純度發(fā)送信號的頻譜純度對通信質(zhì)量、相鄰信道和其他無線系統(tǒng)有很大影響，因此設(shè)計時發(fā)送信號的頻譜純度必須滿足相關(guān)規(guī)定。輸出信號的所有諧波、假信號、噪聲等是滿足指定范圍內(nèi)要求的高性能發(fā)射器。6、載波泄漏發(fā)射器本振泄漏不僅嚴(yán)重影響發(fā)射信號的頻譜，還嚴(yán)重影響接收機性能，因此，發(fā)射機載波泄漏和收發(fā)隔離也是重要指標(biāo)。7，雜散輻射雜散輻射是指除載波和正常調(diào)制外的輻射。發(fā)射器的帶外漂移主要取決

5、于本振的泄漏和頻譜發(fā)射的鏡像頻率，抑制它主要取決于通道過濾器和雙機。在本振的漂移情況下，通過混頻器，混入無線電頻段，抑制本振的漂移，從而消除。8、對于調(diào)制特性幅度調(diào)制系統(tǒng)，根據(jù)調(diào)制信號幅度變化的最大載波功率必須在非線性允許范圍內(nèi)。對于頻率調(diào)制系統(tǒng)，隨調(diào)制信號變化的載波頻率和標(biāo)準(zhǔn)頻率的差異在要求的范圍內(nèi)。在調(diào)制系統(tǒng)中，根據(jù)調(diào)制信號變化的載波相位和標(biāo)準(zhǔn)相位的差異在指定范圍內(nèi)。9、輸出駐波比輸出駐波比(VSWR)是反映輸出端反射情況的參數(shù)，VSWR隨終端負(fù)載變化。隨著天線的使用環(huán)境和條件的不同，阻抗發(fā)生變化，VSWR牙齒變大，發(fā)射器的放大器可能會燒壞。因此，在設(shè)計時，輸出VSWR應(yīng)限制為功率放大器可

6、以承受的VSWR最大值。8.2接收系統(tǒng)設(shè)計，接收機結(jié)構(gòu)有兩個茄子基本結(jié)構(gòu)。一個是超光速結(jié)構(gòu)，另一個是直接轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。超外差接收機是將接收的射頻信號和特定頻率的本振信號混合，然后輸出低頻率的中間頻率調(diào)制信號。牙齒中頻信號的頻率是本振信號和接收信號的頻率之間的固定頻率差。最終信號的調(diào)整是通過放大和放大中頻信號濾波器，然后在中頻下復(fù)調(diào)進(jìn)行的。超外差接收機的配置有三個茄子濾波器，它們分別起到帶通濾波器、鏡像頻率濾波器、中頻濾波器等不同的作用。超級外差接收器有以下優(yōu)點和缺點：(1)天線接收的信號級別通常為120100dB，通常需要100dB以上的放大，以便后續(xù)解調(diào)器或AD轉(zhuǎn)換器正常工作；(2)由于超差結(jié)構(gòu)

7、將射頻信號替換為低中頻信號，因此所述曹征和AD切換更容易實現(xiàn)。(3)超外差接收機的突出缺點是有大量的組合干擾頻率。通常，可以通過選擇適當(dāng)?shù)闹蓄l頻率來減少這種干擾。此外，由于超差結(jié)構(gòu)的鏡像頻率濾波器和中頻濾波器的Q值都很高，一般LC濾波器難以滿足需求，通常作為外部高性能集中式頻率選擇組件，對接收機的功耗和性能產(chǎn)生不利影響。直接轉(zhuǎn)換接收器的基本原理與外差接收器相同。但是，參與混合的本振頻率不是隨機指定的，而是等于載波頻率，因此中頻頻率為零，不再存在鏡像頻率和鏡像頻率干擾。這通常稱為零中頻系統(tǒng)。牙齒方案的射頻部分消除了鏡頻濾波器，中頻濾波器成為低通濾波器，簡化了系統(tǒng)配置，降低了設(shè)計和實現(xiàn)的難度，降低

8、了成本。但是，直接轉(zhuǎn)換接收器有明顯的缺點，因為本振的頻率和載波頻率相同，所以本振容易發(fā)生泄漏。有直流偏差，嚴(yán)重影響后續(xù)電路。只能用于幅度調(diào)制信號的解調(diào)，不能調(diào)整頻率調(diào)制和信任號。對本鎮(zhèn)的穩(wěn)定性要求很高，所以大部分只能在低頻段使用。數(shù)字零中頻方案：接收器的性能指標(biāo)1，靈敏度接收器靈敏度是接收器在滿足指定的錯誤代碼性能時可接收的最小信號級別值。靈敏度主要受內(nèi)部和外部噪聲，尤其是接收器內(nèi)部噪聲的限制，因此靈敏度也可以表示為接收器輸出的信噪比。2、噪聲系數(shù)(NF)噪聲系數(shù)(Noise Figure)反映部件或系統(tǒng)本身的噪聲大小、電路時電路內(nèi)的各種噪聲污染信號。因此，與輸入端的信噪比相比，輸出端的信噪比

9、降低。通常，將輸入端的信噪比定義為噪聲系數(shù)。每個電路級別都有噪聲系數(shù)，多級電路接收系統(tǒng)的噪聲系數(shù)在表達(dá)式中，F(xiàn)是每個級別的電路噪聲系數(shù)，G計算為該級別的增益。3 .動態(tài)范圍(DR)接收器的動態(tài)范圍(Dynamic Range)是接收器可以正確接收的最小輸入信號電平和最大輸入信號電平之間的范圍，通常表示為牙齒兩個電平的dB差異。輸入的最小信號電平可以替換為與靈敏度相對應(yīng)的電平值，輸入的最大信號電平可以作為與1dB壓縮點相對應(yīng)的電平的參考。接收器的動態(tài)范圍值通常約為80dB。4、相互干擾抑制相互干擾抑制是指當(dāng)接收器在接收頻帶范圍內(nèi)有兩個或多個干擾信號時，正確接收滿足性能指標(biāo)的有用信號的能力。相互干擾抑制主要由接收器射頻部分的線性性決定。5、抑制相鄰信道干擾相鄰信道干擾抑制是指當(dāng)相鄰信道有信號時，接收器在自身信道上正確接收和不干擾的功能。主要取決于通道選擇和隔離濾鏡的可選性。牙齒章節(jié)總結(jié)了發(fā)射機可以分為連續(xù)波發(fā)射機、頻率發(fā)射機、調(diào)幅發(fā)射機、相位調(diào)制發(fā)射機、單邊波發(fā)射機等。任何發(fā)射器一般可分為兩種。一種是直接調(diào)制法，在高頻或無線電頻率下直接調(diào)制，省略上廁所。另一個是二次變奏法。基本原理是先在低頻率下調(diào)制，然后通過混頻器將調(diào)制的信號轉(zhuǎn)換為工作負(fù)載頻率。發(fā)射機設(shè)計的主要目標(biāo)是獲得高效的輸出功率、純輸出頻譜、低發(fā)射機噪聲、最大線性特性等。主要性能指標(biāo)包括發(fā)射機的功率、增益、載波頻率的穩(wěn)定性