射频技术-射频链路

射频技术-射频链路

射频技术 ——— 射频链路 分贝 (dB) 功率（ dBm ） 分贝的概念 IL=0.5 or 3dB Gain=200 or 23dB 增益与衰减 (dB) 几路典型收 / 发机原理框图 直接调制发射机原理框图 超外差发射接收机原理框图 数字中频发射机原理框图 超外差射频接收机原理框图 零中频射频接收机原理框图 数字中频接收机原理框图 几路典型收 / 发机原理框图 (I) 直接调制发射机原理框图 优点：结构简单，器件少，成本低； 缺点： I/Q 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 (II) 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 很好的隔离； 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。 (III) 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； 缺点：对基带要求较高，目前成本较高，功耗大。 (IV) 超外差射频接收机原理框图 (V) 零中频射频接收机原理框图 (VI) 数字中频接收机原理框图 射频电路的典型单元 WCDMA 移动终端收发信机框图超外差发射机原理框图 低噪声放大器 混频器 频率合成器 WCDMA 功率放大器 射频电路的典型单元 I.WCDMA 移动终端收发信机框图 II. 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 系数（ NoiseFactor ） F 来表示，或者取其对数值，变成 噪声指数（ NoiseFigure ）ＮＦ。 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Ｆ值一定大于１， 而噪声指数 NF 值则大于 0dB 噪声系数级连公式 III. 混频器 混频器频谱分析 射频电路镜频抑制 典型混频器的指标 混频器的非线性失真 IV. 频率合成器 频率合成器在通信系统中的应用 锁相式频率合成器原理框图 频率合成器的相位噪声 V.WCDMA 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。 功放的非线性 - 理想线性特性 理想线性放大器 PA P in P out 非线性放大器 典型现象 非线性功率放大器 PA 增益压缩 P in P out 输入 输出 功放非线性 - 导致频谱扩展 线性化 - 功率回退法 线性化 - 负反馈法 线性化 - 预失真法 射频预失真 基带预失真 线性化 - 前馈法 射频电路的典型性能 调制、解调精度 接收机灵敏度 邻道选择性 阻塞特性分析 WCDMA 终端射频接收机指标 WCDMA 终端射频发射机指标 射频电路的典型性能 I. 调制、解调精度 在无线通信系统中，通常用矢量调制误差（ EVM ）来表征调制器和解调器的精度。 矢量调制误差（ EVM ）是衡量接收机解调特性的一 个重要指标。 WCDMA 终端技术协议给出了 EVM 指标的 定义： 设接收机在一个时隙 T 内的输出波形为 V(t),029dB IV. 阻塞特性分析 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。。 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。 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 10MHz 处存在点频信号 -46dBm ，此时信号电平为 -114dBm 。则有倒易混频公式，容易计算出本振在偏离中心 10MHz 处，分辨率带宽取 3.84MHz 时，相位噪声应低于 -125dBc/Hz 。 WCDMA 接收机阻塞模板 V.WCDMA 终端射频接收机指标 接收灵敏度 ： -125dBm ； 邻道选择性 ： -93dBm(SF=128 、 BER=0.001 、 -41dBm@5MHz ）； 阻塞特性 ： -104dBm （ SF=128 、 BER=0.001 、 点频 -46dBm@10MHz 、谱 -46dBm@20MHz ） 相位噪声 ： -130dBc/Hz@1MHz (RF LO) ； -100dBc/Hz@100kHz(IF LO) ； I/Q 输出阻抗幅度 ： 600mV( 高阻 ) VI.WCDMA 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（ ACLR ）： 45dB(5MHz) ； 50dB(10MHz) 带外辐射特性： 一种简单链路预算方法 pp.201《 数字通信 - 基础与应用 》 （二版） B. Skalar 链路余量与可用率 一个实例 - 卫星链路预算 课堂作业 试分配各项参数如下： EIRP 设为 45dBm 。 G r = 30dB 。 对于 4QAM 或 QPSK 方式 , (E b /n 0 ) req =10.5dB （ BER =1e-6 ） , R =76.2dB （即在 28MHz 带内具有 42Mbits/s 的信号码率，频带效率 1.5bits/s ，升余滚降系数 0.33) 。 k = -198.6dBm/k-Hz, Ls =134.4dB(5km, 25GHz), L 0 暂不考虑。 , T 0 =27.1dBK （即 509K ，其中天线噪声温度取 150K, 接收机噪声系数 3.5dB 或噪声温度 359K ）。 计算由上述指标得到的链路备余量。 参考 p55