【2017年整理】无线通信中射频收发机结构及应用.ppt

第一单元 射频和无线技术简介;一、课程内容简介;一、课程内容简介;一、课程内容简介(续);一、教学内容及时间安排 1．1 无线收发信机射频前端功能和特性 1．2 射频电路在系统中的作用与地位 1．3 射频电路与微波电路和低频电路的关系 1．3．1 频段划分 1．3．2 电路的设计考虑 1．4 集成收发系统结构 1．5 典型应用的集成收发信机 1．5．1 GSM收发机 1．5．2 应用于无线局域网的收发机 1．5．3 应用于无线传感器网络的低功耗收发机 1．5．4 应用于WCDMA 1．6 无线通信及射频电路技术发展趋势 1．7 射频电路基础 1．7．1 频带宽度表示法;1．1 无线收发信机射频前端功能和特性 无线通信收发信机中存在两种变换。在发射端，第一个变换是输入变换器，它把需要传递的信息变换成电信号—基带信号；第二个变换是发射机将基带信号变换成其频带适合在信道中有效传输的信号形式—已调信号，这个过程称为调制。 ;发送过程大致如下。 (1)调制：即将基带信号调制到通信载波上，在某些特殊应用领域还有一个对基带信号加密的步骤或其他步骤。 (2)中放变频：在这一步不但要对调制之后的信号进行放大，还要将信号变频到实际通信的频段(频道)。 (3)功放：主要将发射信号的功率放大到满足通信(距离)的要求。 (4)发射天线：将信号有效地发射出去，除了发送功率(效率)之外，有时还有方向，以及电波传播方式的选择。;对于发送系统硬件电路系统而言，最困难的部分就在于中放变频和功放。中放变频的难点主要在于变频系统方案的设计，好的系统方案设计可能产生的相关干扰较少，甚至还可能降低对参与变频的本地振荡信号的要求。 ;1．2射频电路在系统中的作用与地位 对于接收链路来说，从天线接收下来的射频信号，首先经射频前端和其他模拟电路变换到低频的基带内，然后经模数(A／D)转换器转换成数字信号，这些数字信号再经后面的数字信号处理电路完成解码和其他运算后送给相应的应用设备。 ;射频前端指从天线到完成第一次频率变换所需要的电路，这些电路对射频信号进行处理。然后在下变频器中经过与本地产生的振荡信号进行混频，来将信号从射频载波变换到中频或者基带。发送信号时，同接收信号相反，需要将中频或者基带信号经上变频器变换到射频载波，经过功率放大器放大到一定的功率，然后经过天线发送出去。;3、EFT的特性 电感负载开关系统断开时，会在断开点处产生瞬态骚（EFT)脉冲组成。对110V／220V电源线的测量表明，这种脉冲群的幅值在100V至数千伏之间，具体大小由开关触点的机电特性(如触点打开的速度，触点断开时的耐压等)决定，脉冲重复频率在lkHz一1MHz。对单个脉冲而言，其上升沿在纳秒级，脉冲持续期在几十纳秒至数毫秒之间。 标准IEC61000－4－4(1995)《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》来模拟电快速脉冲群对电气和电子设备的影响，与其对应的国标是GB／T13926．4－92《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性－电快速瞬变脉冲群要求》。 空调、预付费电能表、火灾报警器、加油机控制器等产品都已经引入了此标准。; 卫星频率，是指卫星用频设备使用的频率：卫星频率是无线电频谱中的一部分，主要使用V／UHF、L、S、C、X、Ku、K、Ka、EHF等频段。卫星常用频段如表2所示。;3．电磁频谱 ;3．电磁频谱 ;射频(Radio Frequency)/微波(Microwave) 无线电频谱中占据某一特殊频段的电磁波。;3．电磁频谱 ;;2．微波和射频的定义 当工作频率提高到接近1GHz或者更高，就会出现一些在低频下没有的现象。一般频率范围从1GHz到300GHz的电磁波称为微波。在此频段内的信号波长从1mm(对应于频率300GHz)到30cm(对应于频率1GHz)。通常把从30GHz到300GHz的频率范围特称为毫米波(因为其波长是在毫米范围)。人们则以0.3GHz到4～5GHz(S频带)为射频频段。 ;　;1．3．2 电路的设计考虑 1．低射频电路的设计考虑 低射频电路中，可以忽略其电波的传播效应。设计过程考虑如下三个特点： 电路的长度／远小于波长，即； 传播延时趋近于零，即； 麦克斯韦方程简化为低频下的定律，如基尔霍夫电压和电流定律(KVL和KCL)与欧姆定律。因此，在射频频率，当，传播延时近似为零，并且所有电路中的元件可以认为是集总的。设计过程包含三个步骤：;2．高射频和微波电路 对于高射频和微波电路，其中可以有一个或几个集总元件，但至少要有一个分布式元件。 对于分布电路，具有下述三个特点： 1.必须采用麦克斯韦方程提出的波传播概念； 2.电路要有大的电长度，物理长度与电路中信号传播