第13章_射频微波系统教程文件.ppt

第13章 射频/微波系统 ;13.1 射频发射机的基本知识; (3) 效率: 供电电源到输出功率的转换效率。这一参数对于电池供电系统尤为重要。 (4) 噪声: 包括调幅、调频和调相噪声,不必要的调制噪声将会影响系统的通信质量。 (5) 谐波抑制: 工作频率的高次谐波输出功率大小。通常对二次、 三次谐波抑制提出要求。基波与谐波的功率比为谐波抑制指标。工程实际中,基波与谐波两个功率dBm的差为dBc。 (6) 杂波抑制: 除基波和谐波外的任何信号与基波信号的大小比较。直接振荡源的杂波就是本底噪声,频率合成器的杂波除本底噪声外,还有可能是参考频率及其谐波。; 13.1.2 发射机基本结构 要发射的低频信号（模拟、 数字、 图像等）与射频/微波信号的调制方式有三种可能形式：  (1) 直接产生发射机输出的微波信号频率,再调制待发射信号。在雷达系统中常用脉冲调制微波信号的幅度,即幅度键控。调制电路就是PIN开关。调制后信号经功放、 滤波输出到天线。 (2) 将待发射的低频信号调制到发射中频（如70 MHz）上,与发射本振（微波/射频）混频得到发射机输出频率,再经功放、 滤波输出到天线。在通信系统中常用此方案。 图像通信中,一般先将图像信号先做基带处理（6.5 MHz）, 再进行调制。 ; (3) 将待发射的低频信号调制到发射中频（如70 MHz）上,经过多次倍频得到发射机频率,然后再经功放、 滤波输出到天线。近代通信中常用此方案。 发射机典型电路如图13 - 1所示,可分成九个部分: 中频放大器、 中频滤波器、 上变频混频器、射频滤波器、射频驱动放大器、射频功率放大器、载波振荡器、载波滤波器、发射天线。;图 13-1 基本射频前端发射机电路; 这些电路单元在前面均有介绍。放大器的基本原理与设计方法可参考第8章,滤波器的基本原理与设计方法可参考第7章,振荡器可参考第9章和第10章,天线在第12章有详细描述。在电路单元中还会用到耦合器、 隔离器、 匹配电路或衰减器等。一个发射机系统就是前面所学知识的组合。 ; 13.1.3 上变频器 1. 基本电路原理 发射混频器的基本电路结构图如图13-2所示。二极管上的电流为 式中, I0为二极管的饱和电流, UIF是中频信号的振幅, fIF为中频信号的频率, ULO是载波信号的振幅,fLO是载波信号的频率。 ; 混频后的输出射频频率为  fRF=mfIF+nfLO（13 - 2） 其中m,n为任意非零整数。 绝大多数情况下, RF频率应是载波与IF频率的和或差, 即fRF=fLO±fIF。根据发射机指标和系统参数取和频或差频,利用射频输出端的滤波器实现端口间的隔离。主要的噪声信号有: 镜频信号fim=fLO+2fIF; 载波信号的谐波nfLO, n为正整数; 边带谐波信号 fsb=fLO±mfIF 这些噪声需要特别加以抑制处理。 ; 2. 上变频器的主要技术参数的定义和测量 1) 变频耗损或增益 2) 二阶互调IP2 IP2=PRF+(PRF-B-Lc） （13 - 4） 其中, IP2为混频器的输入二阶互调截止点,单位为dBm; PRF为混波器RF输入端的输入信号功率, 单位为dBm; Lc 是混波器输入信号频率fRF=fLO+fIF时的变频损耗, 单位为dB; B是混波器输入信号频率fRF=fLO+0.5fIF时输出端频率为2fIF的信号功率, 单位为dBm混频器的IP2测量电路与频谱示意图如图13-3(a)、 (b)所示。 ; 3) 三阶互调IP3   （13 - 5）  其中, IP3为混频器的输入三阶互调截止点,Pin是混频器输入端的输入信号的功率,Δ是混频器输出信号与内调制信号的功率差(dB)。 混频器的IP3测量图及频谱示意图如图13-4(a)、 (b)所示。 ; 图 13-3 混频器的IP2测量电路与频谱 (a) 混频器的IP2测量电路； (b) 混频器的IP2频谱图; 图 13-4 混频器的IP3测量电路与频谱 (a) 混频器的IP3测量电路； (b) 混频器的IP3频谱图; 4) 1dB压缩功率P1dB  功率放大器的1dB压缩功率是发射机最大发射功率的主要参数。对于放大器, P1dB是线性放大的最大输出功率, 其定义如图13-5(a)、 (b)所示。 ; 图 13-5 1dB压缩和线性动态范围 (a) 放大器的PSAT, P1dB和1dB功率压缩点； (b) 放大器的1dB压缩和线性LDR关系图;13.2 射频接收机的