《通信射频电路教学课件：第1章 无线通信收发机结构 1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信射频电路教学课件：第1章 无线通信收发机结构 1（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学第一章第一章 无线通信收发机结构无线通信收发机结构2.2.无线收信机结构及特点无线收信机结构及特点 3.3.无线发信机结构及特点无线发信机结构及特点4.4.集成无线收发机结构及特点集成无线收发机结构及特点 重点掌握无线通信收、发信机的典重点掌握无线通信收、发信机的典型结构，主要性能型结构，主要性能(指标指标)参数及应用要参数及应用要求。求。 本章内容本章内容1.1.无线收无线收、发信机的性能发信机的性能指标参数指标参数电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学&1.1 &1.1 无线收发机性能指标参数无线收发机性能指标参数u发信机射频前端功
2、能及性能参数发信机射频前端功能及性能参数 完完完完成成成成基基基基带带带带信信信信号号号号对对对对中中中中频频频频载载载载波波波波的的的的调调调调制制制制，将将将将其其其其上上上上变变变变频频频频至至至至特特特特定定定定的的的的RFRFRFRF频频频频段段段段，对对对对已已已已调调调调制制制制的的的的RFRFRFRF信信信信号号号号放放放放大大大大, , , , 以以以以足足足足够够够够的功率馈入到天线的功率馈入到天线的功率馈入到天线的功率馈入到天线, , , ,经天线有效地发射出去。经天线有效地发射出去。经天线有效地发射出去。经天线有效地发射出去。超外差式发信机射频前端结构超外差式发信机射频
3、前端结构超外差式发信机射频前端结构超外差式发信机射频前端结构2l功能功能l主要性能参数主要性能参数频谱纯度频谱纯度频谱纯度频谱纯度: : 减少它对相邻减少它对相邻减少它对相邻减少它对相邻信道的干扰信道的干扰信道的干扰信道的干扰发射功率发射功率发射功率发射功率: : 保证特定通信保证特定通信保证特定通信保证特定通信距离距离距离距离系统效率系统效率系统效率系统效率: : 减少系统功耗减少系统功耗减少系统功耗减少系统功耗电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u无线收信机射频前端功能及性能参数无线收信机射频前端功能及性能参数 从从从从复复复复杂杂杂杂的的的的电电电电磁磁磁磁波波波波谱谱谱谱中
4、中中中选选选选择择择择出出出出微微微微弱弱弱弱的的的的有有有有用用用用信信信信号号号号，经经经经下变频、放大后下变频、放大后下变频、放大后下变频、放大后, , , , 解调出基带信号。解调出基带信号。解调出基带信号。解调出基带信号。l功能功能超外差式收信机射频前端结构超外差式收信机射频前端结构超外差式收信机射频前端结构超外差式收信机射频前端结构l主要性能参数主要性能参数灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度: : : :保保保保证证证证特特特特定定定定通通通通信信信信距距距距离离离离和和和和正正正正确确确确解解解解调调调调所所所所要要要要求求求求的的的的最最最最小小小小输输输输入入入入信信信信号号号号强度强
5、度强度强度动动动动态态态态范范范范围围围围: : : : 正正正正确确确确解解解解调调调调的的的的输输输输入入入入信信信信号变化范围号变化范围号变化范围号变化范围选选选选择择择择性性性性: : : :消消消消除除除除/ / / /减减减减少少少少干干干干扰扰扰扰信信信信号号号号和和和和寄寄寄寄生频率信号影响生频率信号影响生频率信号影响生频率信号影响 放放放放大大大大小小小小信信信信号号号号过过过过程程程程中中中中须须须须做做做做到到到到低低低低噪噪噪噪声声声声，新新新新引引引引入入入入的的的的噪噪噪噪声声声声将将将将影影影影响收信机的接收灵敏度。响收信机的接收灵敏度。响收信机的接收灵敏度。响收
6、信机的接收灵敏度。3电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u无线收发机射频前端功能及指标参数无线收发机射频前端功能及指标参数典型无线收发机结构典型无线收发机结构典型无线收发机结构典型无线收发机结构l无线收发机射频前端功能无线收发机射频前端功能无线信息发射无线信息发射无线信息发射无线信息发射无线信息接收无线信息接收无线信息接收无线信息接收半双工、全双工半双工、全双工半双工、全双工半双工、全双工l无线收发机工作方式无线收发机工作方式l主要性能参数主要性能参数频谱纯度频谱纯度频谱纯度频谱纯度发射功率发射功率发射功率发射功率系统效率系统效率系统效率系统效率选择性选择性选择性选择性灵敏度灵敏度
7、灵敏度灵敏度动态范围动态范围动态范围动态范围对对对对于于于于收收收收发发发发一一一一体体体体机机机机，当当当当其其其其共共共共用用用用/ / / /复复复复用用用用天天天天线线线线时，收发信道必须有良好的隔离度。时，收发信道必须有良好的隔离度。时，收发信道必须有良好的隔离度。时，收发信道必须有良好的隔离度。4电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学&1.2 &1.2 无线收信机结构及特点无线收信机结构及特点1.1.1.1.超外差式接收机超外差式接收机超外差式接收机超外差式接收机( ( ( (单次变频、两次变频单次变频、两次变频单次变频、两次变频单次变频、两次变频) ) ) )2.2.2
8、.2.零中频接收机零中频接收机零中频接收机零中频接收机3.3.3.3.低中频接收机低中频接收机低中频接收机低中频接收机4.4.4.4.镜频抑制接收机镜频抑制接收机镜频抑制接收机镜频抑制接收机5.5.5.5.全数字接收机全数字接收机全数字接收机全数字接收机u收信机的主要结构及特点收信机的主要结构及特点l单次变频超外差式接收机单次变频超外差式接收机LNA本振本振(LO) BPF (2)IF Amp BPF(3)解调解调BPF(1)单次变频超外差式接收机结构框图单次变频超外差式接收机结构框图单次变频超外差式接收机结构框图单次变频超外差式接收机结构框图超外差原理由超外差原理由超外差原理由超外差原理由E
9、.H.E.H.E.H.E.H.阿姆斯特朗于阿姆斯特朗于阿姆斯特朗于阿姆斯特朗于1918191819181918年提出年提出年提出年提出! ! ! !5电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学1.1.BPF1BPF1BPF1BPF1作频带选择作频带选择作频带选择作频带选择, BPF2, BPF2, BPF2, BPF2作信道选择作信道选择作信道选择作信道选择, , , ,实现了频带实现了频带实现了频带实现了频带选择和信道的分离选择和信道的分离选择和信道的分离选择和信道的分离; ; ; ;2.2.合理分配了系统增益合理分配了系统增益合理分配了系统增益合理分配了系统增益, , , , 降低了
10、降低了降低了降低了RF LNARF LNARF LNARF LNA的增益要的增益要的增益要的增益要求求求求, , , ,使使使使RF LNARF LNARF LNARF LNA稳定性好稳定性好稳定性好稳定性好. . . .3. 3. 3. 3. 在较低固定中频上放大，在较低固定中频上放大，在较低固定中频上放大，在较低固定中频上放大，ADCADCADCADC和解调较容易。和解调较容易。和解调较容易。和解调较容易。l单次变频超外差式接收机结构特点单次变频超外差式接收机结构特点LNA本振本振(LO)BPF 2IF Amp BPF3解调解调BPF1单次变频超外差式接收机结构框图单次变频超外差式接收机结
11、构框图单次变频超外差式接收机结构框图单次变频超外差式接收机结构框图6电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学l单次变频超外差式接收机结构缺点单次变频超外差式接收机结构缺点1.1.存在组合干扰存在组合干扰( (寄生通道干扰寄生通道干扰) )混频器非线性导致产生各种组合频率信号混频器非线性导致产生各种组合频率信号混频器非线性导致产生各种组合频率信号混频器非线性导致产生各种组合频率信号若组合频率分量落在中频带宽内若组合频率分量落在中频带宽内若组合频率分量落在中频带宽内若组合频率分量落在中频带宽内, , , ,即形成干扰信号。即形成干扰信号。即形成干扰信号。即形成干扰信号。解决方法解决方法:
12、:减小混频器非线性减小混频器非线性7电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学2.2.存在镜像频率信号干扰存在镜像频率信号干扰l镜像频率镜像频率“ “镜频干扰镜频干扰镜频干扰镜频干扰” ”的产生的产生的产生的产生 有有有有用用用用的的的的射射射射频频频频信信信信号号号号和和和和镜镜镜镜像像像像频频频频率率率率信信信信号号号号经经经经过过过过下下下下变变变变频频频频后后后后，频频频频谱谱谱谱交交交交叠叠叠叠在在在在一一一一起起起起，无无无无法法法法用用用用中中中中频频频频滤滤滤滤波波波波器器器器将将将将干干干干扰扰扰扰信信信信号号号号的的的的频频频频率滤除，这样会降低中频输出的信噪比。率滤
13、除，这样会降低中频输出的信噪比。率滤除，这样会降低中频输出的信噪比。率滤除，这样会降低中频输出的信噪比。8电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学I I = 455kHz= 455kHz I I低放低放滤波滤波中放中放解调解调混频混频本振本振 LOLO预选器预选器R R（MHzMHz） 2 114.0914.09R R14.54514.545L L15.0015.00IMIM LO喇叭喇叭A A电台：电台：14.09 MHz14.09 MHz 100 W100 WB B电台：电台：15.00 MHz15.00 MHz 10 kW10 kWIMIM= =R R+2+2I I预选器频响曲线
14、预选器频响曲线例：一个单次变频超外差式接收机的镜像干扰问题例：一个单次变频超外差式接收机的镜像干扰问题例：一个单次变频超外差式接收机的镜像干扰问题例：一个单次变频超外差式接收机的镜像干扰问题解决方法解决方法解决方法解决方法: : : : 阻止阻止阻止阻止镜像频率信号进入下变频器镜像频率信号进入下变频器镜像频率信号进入下变频器镜像频率信号进入下变频器1.1.使用镜频抑制滤波器：使用镜频抑制滤波器：使用镜频抑制滤波器：使用镜频抑制滤波器：f f f fIFIFIFIF=orBW=orBW=orBW=orBW60dB60dB60dB60dB/4/4/4/42.2.选择高中频选择高中频选择高中频选择高
15、中频: : : :将导致信道选择性变差将导致信道选择性变差将导致信道选择性变差将导致信道选择性变差9电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学例：例：例：例：GSMGSMGSMGSM下行频段下行频段下行频段下行频段935-960MHz935-960MHz935-960MHz935-960MHz，若选，若选，若选，若选f f f fIFIFIFIF= 10MHz= 10MHz= 10MHz= 10MHz，试确定本振频率及干扰镜频频段。试确定本振频率及干扰镜频频段。试确定本振频率及干扰镜频频段。试确定本振频率及干扰镜频频段。低本振情况低本振情况低本振情况低本振情况解：高本振情况解：高本振情况
16、解：高本振情况解：高本振情况f f f fRFRFRFRF位于频段低端，位于频段低端，位于频段低端，位于频段低端，f f f fimimimim位于频段内高端。位于频段内高端。位于频段内高端。位于频段内高端。f f f fRFRFRFRF位于频段高端，位于频段高端，位于频段高端，位于频段高端，f f f fimimimim位于频段内低端。位于频段内低端。位于频段内低端。位于频段内低端。10电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 从上可见选择从上可见选择从上可见选择从上可见选择f f f fIFIFIFIF=10MHz,=10MHz,=10MHz,=10MHz,无论选择高本振或低无论选
17、择高本振或低无论选择高本振或低无论选择高本振或低本振时本振时本振时本振时, f, f, f, fimimimim都位于有用频带之内都位于有用频带之内都位于有用频带之内都位于有用频带之内, , , ,无法用无法用无法用无法用BPF1BPF1BPF1BPF1滤掉滤掉滤掉滤掉, , , ,成为干扰信号成为干扰信号成为干扰信号成为干扰信号! ! ! ! 若若若若f f f fIFIFIFIF增大至增大至增大至增大至70MHz70MHz70MHz70MHz，则采用高本振或低本振，镜，则采用高本振或低本振，镜，则采用高本振或低本振，镜，则采用高本振或低本振，镜频都不会进入通信射频频段，故可用频都不会进入通
18、信射频频段，故可用频都不会进入通信射频频段，故可用频都不会进入通信射频频段，故可用BPF1BPF1BPF1BPF1滤除掉滤除掉滤除掉滤除掉, , , ,从从从从而消除镜频干扰。而消除镜频干扰。而消除镜频干扰。而消除镜频干扰。下行频段下行频段下行频段下行频段935-960MHz 935-960MHz 935-960MHz 935-960MHz （频带宽度：（频带宽度：（频带宽度：（频带宽度：25MHz25MHz25MHz25MHz）上行频段上行频段上行频段上行频段890-915MHz890-915MHz890-915MHz890-915MHz （频带宽度：（频带宽度：（频带宽度：（频带宽度：25
19、MHz25MHz25MHz25MHz）f fI I=22.5MHz=22.5MHz（普遍采用）（普遍采用）（普遍采用）（普遍采用）BW=200KHz(BW=200KHz(BW=200KHz(BW=200KHz(信道带宽）信道带宽）信道带宽）信道带宽）收发双工间隔收发双工间隔收发双工间隔收发双工间隔:45MHz:45MHz:45MHz:45MHz多址方式多址方式多址方式多址方式:FDMA/TDMA:FDMA/TDMA:FDMA/TDMA:FDMA/TDMAuGSMGSM移动通信系统特点移动通信系统特点11电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 单次变频超外差式接收机结构适用于信号载单次
20、变频超外差式接收机结构适用于信号载单次变频超外差式接收机结构适用于信号载单次变频超外差式接收机结构适用于信号载频远高于中频频率的情况频远高于中频频率的情况频远高于中频频率的情况频远高于中频频率的情况, , , ,存在选择性和灵敏度之存在选择性和灵敏度之存在选择性和灵敏度之存在选择性和灵敏度之间矛盾。间矛盾。间矛盾。间矛盾。一个典型的一个典型的一个典型的一个典型的GSMGSMGSMGSM手机收发系统框图手机收发系统框图手机收发系统框图手机收发系统框图 终端终端 信源信源RTRLNAIRIFAADCDSP IFADSPADCIR RFOSC ICL IR=R-L下下/ /上变频上变频R=935-9
21、60 MHzC=890-915 MHzL=912.5-937.5 MHzC =IC+LC PAIC12电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学DCS1800/PCS1900 DCS1800/PCS1900 DCS1800/PCS1900 DCS1800/PCS1900 单次变频采样接收机实现方案单次变频采样接收机实现方案单次变频采样接收机实现方案单次变频采样接收机实现方案13电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学l 二次变频超外差式接收机二次变频超外差式接收机LNA本振本振1(LO1) BPF (2)IF1 Amp(1) BPF(3)解调解调BPF(1)本振本振2(LO2)I
22、F2 Amp(2) 1.1.第一中频高有利于镜频抑制，频带选择性好第一中频高有利于镜频抑制，频带选择性好第一中频高有利于镜频抑制，频带选择性好第一中频高有利于镜频抑制，频带选择性好; ; ; ;2.2.第二中频低有利于第二中频低有利于第二中频低有利于第二中频低有利于IFAIFAIFAIFA稳定性，降低解调器技稳定性，降低解调器技稳定性，降低解调器技稳定性，降低解调器技术要求。术要求。术要求。术要求。l 二次变频超外差式接收机特点二次变频超外差式接收机特点二次变频超外差式接收机结构框图二次变频超外差式接收机结构框图二次变频超外差式接收机结构框图二次变频超外差式接收机结构框图14电子科技大学电子科
23、技大学电子科技大学电子科技大学CDMA-2100 2CDMA-2100 2CDMA-2100 2CDMA-2100 2次变频中频采样接收机实现方案次变频中频采样接收机实现方案次变频中频采样接收机实现方案次变频中频采样接收机实现方案15电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学1.1.第一中频第一中频IF1IF1尽量高以便于抑制镜像干扰。尽量高以便于抑制镜像干扰。2.2.第二中频第二中频IF2IF2尽量低以便于抑制邻道干扰尽量低以便于抑制邻道干扰（信道选择性好），降低解调器技术难度。（信道选择性好），降低解调器技术难度。3.3.信道增益的大部分由信道增益的大部分由IFA2IFA2完成。完成
24、。l二次变频超外差式接收机设计原则二次变频超外差式接收机设计原则16电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学1.1.结构简单。结构简单。2.2.LOLO=RFRF，从而将调制的，从而将调制的RFRF信号直接变频信号直接变频到基带信号，不存在镜像干扰到基带信号，不存在镜像干扰; ;u零中频接收机特点零中频接收机特点l零中频零中频( (直接下变频直接下变频) )接收机接收机BPFLNA本振本振/2 LPF LPF限幅检测限幅检测零中频接收机结构框图零中频接收机结构框图零中频接收机结构框图零中频接收机结构框图17电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学1. 1. 信道间隔离度差信道间
25、隔离度差( (频率窜透频率窜透) ) RFRFRFRF=LOLOLOLO，大功率本振信号向天线端窜透，对，大功率本振信号向天线端窜透，对，大功率本振信号向天线端窜透，对，大功率本振信号向天线端窜透，对附近邻信道通信造成干扰附近邻信道通信造成干扰附近邻信道通信造成干扰附近邻信道通信造成干扰( ( ( (本振泄漏本振泄漏本振泄漏本振泄漏););););l零中频接收机缺点零中频接收机缺点2.2.自混频自混频, ,造成输出信号直流漂移造成输出信号直流漂移低噪放低噪放CBXA 低通滤波器低通滤波器 模数转换模数转换cos LO t本振泄漏本振泄漏CBXA低通滤波器滤波器 模数转换模数转换cos LO t
26、强干扰泄漏强干扰泄漏低噪放（a）（b）自混频产生的直流漂移机制自混频产生的直流漂移机制18电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学3.3.1/f1/f噪声效应严重噪声效应严重4.4.存在存在LNALNA偶次谐波失真干扰偶次谐波失真干扰l零中频接收机缺点（续）零中频接收机缺点（续）1.1.保证保证LOLO与与RFRF同频，且彼此之间的相位同频，且彼此之间的相位关系固定，需要载波提取与锁相同步。关系固定，需要载波提取与锁相同步。2.2.混频器应有较高的线性度。混频器应有较高的线性度。3.3.端口间隔离度要求高。端口间隔离度要求高。u零中频接收机设计原则零中频接收机设计原则19电子科技大学电
27、子科技大学电子科技大学电子科技大学u低中频接收机方案低中频接收机方案LNA本振本振(LO) BPF (2)LF Amp BPF(3)解调解调BPF(1)l低中频接收机特点低中频接收机特点1.1.类似一次变频接收机，类似一次变频接收机，类似一次变频接收机，类似一次变频接收机，f f f fIFIFIFIF低，可用交流耦合；低，可用交流耦合；低，可用交流耦合；低，可用交流耦合；2.2.端口间隔离度能够做得高。端口间隔离度能够做得高。20电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u 镜频抑制接收机（镜频抑制接收机（HartleyHartley接收机）接收机）HartleyHartleyHart
28、leyHartley镜频抑制接收机镜频抑制接收机镜频抑制接收机镜频抑制接收机BPFLNA本振本振/2 BPF2BPF2/2 利用带通信号移相利用带通信号移相/2 (Hilbert/2 (Hilbert变换变换的正交滤波的正交滤波) )特性特性, ,实现镜频抑制。实现镜频抑制。21电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u镜频抑制接收机设计原则镜频抑制接收机设计原则1.1.两条变频支路特性完全一致两条变频支路特性完全一致两条变频支路特性完全一致两条变频支路特性完全一致( ( ( (信号幅度、增益、信号幅度、增益、信号幅度、增益、信号幅度、增益、时延特性等时延特性等时延特性等时延特性等);
29、);););2.2.两条变频支路输出信号精确正交两条变频支路输出信号精确正交两条变频支路输出信号精确正交两条变频支路输出信号精确正交。 实现两条变频支路输出信号的精确正交实现两条变频支路输出信号的精确正交实现两条变频支路输出信号的精确正交实现两条变频支路输出信号的精确正交, , , ,要求要求要求要求两条支路的电性能完全一致性两条支路的电性能完全一致性两条支路的电性能完全一致性两条支路的电性能完全一致性, , , ,硬件实现较困难！硬件实现较困难！硬件实现较困难！硬件实现较困难！22电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学WeaverWeaverWeaverWeaver镜频抑制接收机框
30、图镜频抑制接收机框图镜频抑制接收机框图镜频抑制接收机框图u 镜频抑制接收机（镜频抑制接收机（WeaverWeaver接收机）接收机）WeaverWeaver结构镜频抑制接收机频谱搬移过程结构镜频抑制接收机频谱搬移过程23电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学BPF1LNA本振本振-/2 BPF3 BPF3ADCADC本振本振LO1BPF2ADCDSP Chipu数字中频接收机数字中频接收机 将第二次变频数字化，避免了实现两路模拟将第二次变频数字化，避免了实现两路模拟将第二次变频数字化，避免了实现两路模拟将第二次变频数字化，避免了实现两路模拟信道一致性的困难。信道一致性的困难。信道一致
31、性的困难。信道一致性的困难。数字中频接收机数字中频接收机数字中频接收机数字中频接收机框图框图框图框图l 数字中频接收机设计原则数字中频接收机设计原则1.1.ADCADCADCADC性能性能性能性能为抑制镜频干扰，则中频较高，要求为抑制镜频干扰，则中频较高，要求为抑制镜频干扰，则中频较高，要求为抑制镜频干扰，则中频较高，要求ADCADCADCADC采采采采样频率样频率样频率样频率( ( ( (速度速度速度速度) ) ) )也很高也很高也很高也很高24电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学ADCADCADCADC应有较高的分辨率（应有较高的分辨率（应有较高的分辨率（应有较高的分辨率（bi
32、tbitbitbit数大）和低的转换数大）和低的转换数大）和低的转换数大）和低的转换噪声噪声噪声噪声; ; ; ;ADCADCADCADC线性度要求高线性度要求高线性度要求高线性度要求高; ; ; ; ADCADCADCADC应有较大的动态范围应有较大的动态范围应有较大的动态范围应有较大的动态范围; ; ; ;ADCADCADCADC模拟带宽应满足第一中频的要求。模拟带宽应满足第一中频的要求。模拟带宽应满足第一中频的要求。模拟带宽应满足第一中频的要求。l 数字中频接收机设计原则（续）数字中频接收机设计原则（续）2.2.DSPDSPDSPDSP性能性能性能性能运算速度运算速度运算速度运算速度;
33、; ; ;运算字长运算字长运算字长运算字长; ; ; ;稳定性等。稳定性等。稳定性等。稳定性等。 25电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学CDMA2000-850MHz 2CDMA2000-850MHz 2CDMA2000-850MHz 2CDMA2000-850MHz 2次变频接收机实现方案次变频接收机实现方案次变频接收机实现方案次变频接收机实现方案26电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u全数字接收机全数字接收机( (软件无线电接收机软件无线电接收机) )BPFLNA本振本振-/2 BPF BPFADCADCADCDSP Chip全数字接收机框图全数字接收机框图全数
34、字接收机框图全数字接收机框图l接收机接收机RFRF前端设计考虑前端设计考虑u选择性考虑选择性考虑1.1.选出有用信号选出有用信号选出有用信号选出有用信号( ( ( (较容易较容易较容易较容易););););2.2.2.2.抑制干扰和无用信号抑制干扰和无用信号抑制干扰和无用信号抑制干扰和无用信号( ( ( (困难困难困难困难) ) ) )。27电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 900MHz GSM900MHz GSM通信，信道间隔通信，信道间隔200KHz200KHz，要，要求选频滤波器要有较高求选频滤波器要有较高Q Q值。若中频选取不值。若中频选取不当，很难抑制镜像干扰！当，很
35、难抑制镜像干扰！u灵敏度考虑灵敏度考虑1.1.接收微弱信号的能力接收微弱信号的能力; ;2.2.线性动态范围。线性动态范围。 空间信号不但微弱，而且路径多样性，空间信号不但微弱，而且路径多样性，其信号大小起伏变化。其信号大小起伏变化。l接收机接收机RFRF前端设计考虑（续）前端设计考虑（续）28电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学l直接调制发射机直接调制发射机 调制和上变频合二为一的发射机调制和上变频合二为一的发射机BPFPA本振本振1(LO1)BB1.直接调制发射机直接调制发射机2.间接调制发射机间接调制发射机&1.3 &1.3 无线发信机结构及特点无线发信机结构及特点直接调制发
36、射机框图直接调制发射机框图直接调制发射机框图直接调制发射机框图u发信机的主要结构发信机的主要结构29电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学1.1.结构简单结构简单结构简单结构简单; ; ; ;2.2.收收收收/ / / /发同机时发射开断切换发同机时发射开断切换发同机时发射开断切换发同机时发射开断切换,PA,PA,PA,PA工作状态会对工作状态会对工作状态会对工作状态会对LOLOLOLO产生负载牵引产生负载牵引产生负载牵引产生负载牵引- - - -改进方法改进方法改进方法改进方法( ( ( (两两两两VCO);VCO);VCO);VCO);3.3.调制信号带宽及发射频谱特性不易控制调
37、制信号带宽及发射频谱特性不易控制调制信号带宽及发射频谱特性不易控制调制信号带宽及发射频谱特性不易控制, , , ,发射发射发射发射信号容易干扰其他信道。信号容易干扰其他信道。信号容易干扰其他信道。信号容易干扰其他信道。u直接调制发射机特点直接调制发射机特点30电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学GSM 850MHz GSM 850MHz GSM 850MHz GSM 850MHz 直接调制发射机实现方案直接调制发射机实现方案直接调制发射机实现方案直接调制发射机实现方案31电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学 直接调制发射机为早期经典发射系统方案直接调制发射机为早期经典发
38、射系统方案直接调制发射机为早期经典发射系统方案直接调制发射机为早期经典发射系统方案, , , ,主要主要主要主要用于用于用于用于AMAMAMAM、ASKASKASKASK等简单调制方式通信等简单调制方式通信等简单调制方式通信等简单调制方式通信, , , ,要求线性功放要求线性功放要求线性功放要求线性功放, , , ,导导导导致发射效率低，可能发生频率牵引，邻道抑制不好等致发射效率低，可能发生频率牵引，邻道抑制不好等致发射效率低，可能发生频率牵引，邻道抑制不好等致发射效率低，可能发生频率牵引，邻道抑制不好等缺点而少见应用。近年来随着技术的进步，复杂调制缺点而少见应用。近年来随着技术的进步，复杂调
39、制缺点而少见应用。近年来随着技术的进步，复杂调制缺点而少见应用。近年来随着技术的进步，复杂调制方式已能直接由方式已能直接由方式已能直接由方式已能直接由LOLOLOLO产生，使这种方案焕发新春。产生，使这种方案焕发新春。产生，使这种方案焕发新春。产生，使这种方案焕发新春。u直接调制发射机特点（续）直接调制发射机特点（续）RFIDRFIDRFIDRFID应用的直接调制（应用的直接调制（应用的直接调制（应用的直接调制（BPSKBPSKBPSKBPSK）收发机框图）收发机框图）收发机框图）收发机框图32电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学IQ信源信源处理处理DSPLO/2PA匹配网络匹配网
40、络u直接调制数字发射机直接调制数字发射机l直接调制数字发射机特点特点1.1.1.1.无镜像干扰无镜像干扰无镜像干扰无镜像干扰, , , , 无中频干扰无中频干扰无中频干扰无中频干扰; ; ; ;2.2.2.2.难以消除载漏难以消除载漏难以消除载漏难以消除载漏, , , , 本振牵引现象本振牵引现象本振牵引现象本振牵引现象; ; ; ;3.3.3.3.两路电特性不一致时达不到预期效果。两路电特性不一致时达不到预期效果。两路电特性不一致时达不到预期效果。两路电特性不一致时达不到预期效果。直接调制数字发射机框图直接调制数字发射机框图直接调制数字发射机框图直接调制数字发射机框图33电子科技大学电子科技
41、大学电子科技大学电子科技大学u间接调制发射机间接调制发射机l间接调制发射机特点间接调制发射机特点1.1.克服直接调制发射机的缺点克服直接调制发射机的缺点克服直接调制发射机的缺点克服直接调制发射机的缺点( ( ( (负载牵引负载牵引负载牵引负载牵引, , , ,效率不效率不效率不效率不高高高高,et al);,et al);,et al);,et al);2.2.两次上变频降低了滤波器要求，益于调制两次上变频降低了滤波器要求，益于调制两次上变频降低了滤波器要求，益于调制两次上变频降低了滤波器要求，益于调制; ; ; ;IQ信信 源源处理处理DSPDSPIFLOIFLO/2/2IFAIFA上变频上
42、变频RFPRFPRFLORFLOPAPA间接调制发射机框图间接调制发射机框图间接调制发射机框图间接调制发射机框图 调制和上变频分开的发射机调制和上变频分开的发射机调制和上变频分开的发射机调制和上变频分开的发射机- - - -在较低中频上完在较低中频上完在较低中频上完在较低中频上完成信号调制成信号调制成信号调制成信号调制, , , , 再将已调信号上变频至再将已调信号上变频至再将已调信号上变频至再将已调信号上变频至RFRFRFRF频段。频段。频段。频段。34电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学3. 3. 3. 3. 存在变频组合干扰存在变频组合干扰存在变频组合干扰存在变频组合干扰;
43、; ; ;4. 4. 4. 4. 结构复杂。结构复杂。结构复杂。结构复杂。 间接调制数字发射中增加了一个中频，两路间接调制数字发射中增加了一个中频，两路间接调制数字发射中增加了一个中频，两路间接调制数字发射中增加了一个中频，两路正交调制正交调制正交调制正交调制(I/Q)(I/Q)(I/Q)(I/Q)支路电特性易于做到一致支路电特性易于做到一致支路电特性易于做到一致支路电特性易于做到一致。PCS 1800MHz PCS 1800MHz PCS 1800MHz PCS 1800MHz 间接调制发射机实现方案间接调制发射机实现方案间接调制发射机实现方案间接调制发射机实现方案35电子科技大学电子科技大
44、学电子科技大学电子科技大学u发信机发信机RFRF前端设计考虑前端设计考虑1. 1. 频谱纯度频谱纯度(IMn, ACPR)(IMn, ACPR) 必须满足必须满足必须满足必须满足ITUITUITUITU频谱管理规定及通信标准，避免频谱管理规定及通信标准，避免频谱管理规定及通信标准，避免频谱管理规定及通信标准，避免对其他信道的干扰。对其他信道的干扰。对其他信道的干扰。对其他信道的干扰。 TD-SCDMA(2.01-2.025GHz)TD-SCDMA(2.01-2.025GHz)TD-SCDMA(2.01-2.025GHz)TD-SCDMA(2.01-2.025GHz)的输出频谱辐射模板的输出频谱
45、辐射模板的输出频谱辐射模板的输出频谱辐射模板和杂散辐射指标要求和杂散辐射指标要求和杂散辐射指标要求和杂散辐射指标要求测试条件：三载波总输出功率测试条件：三载波总输出功率测试条件：三载波总输出功率测试条件：三载波总输出功率30dBm/1.28Mcps 30dBm/1.28Mcps 30dBm/1.28Mcps 30dBm/1.28Mcps 单码道单码道单码道单码道TDDTDDTDDTDD信号信号信号信号辐射模板辐射模板辐射模板辐射模板指标要求指标要求指标要求指标要求 分辨率带宽分辨率带宽分辨率带宽分辨率带宽0.815MHzf_offset1.015MHz0.815MHzf_offset1.015
46、MHz0.815MHzf_offset1.015MHz0.815MHzf_offset1.015MHz-23dBm-23dBm-23dBm-23dBm30kHz30kHz30kHz30kHz1.015MHzf_offset1.815MHz1.015MHzf_offset1.815MHz1.015MHzf_offset1.815MHz1.015MHzf_offset1.815MHz-27dBm-27dBm-27dBm-27dBm30kHz30kHz30kHz30kHz1.815MHzf_offset2.3MHz1.815MHzf_offset2.3MHz1.815MHzf_offset2.3MH
47、z1.815MHzf_offset2.3MHz-31dBm-31dBm-31dBm-31dBm30kHz30kHz30kHz30kHz2.3MHzf_offset2.3MHzf_offset2.3MHzf_offset2.3MHzf_offset-16dBm-16dBm-16dBm-16dBm1MHz1MHz1MHz1MHz36电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学系统效率包括系统效率包括: :（1 1 1 1）功率放大器的效率）功率放大器的效率）功率放大器的效率）功率放大器的效率; ; ; ;（2 2 2 2）天线的发射效率）天线的发射效率）天线的发射效率）天线的发射效率; ; ;
48、 ;（3 3 3 3）信道中信号传输效率）信道中信号传输效率）信道中信号传输效率）信道中信号传输效率( ( ( (匹配匹配匹配匹配, , , ,线路损耗等线路损耗等线路损耗等线路损耗等) ) ) )。2. 2. 功率功率 一定的传送距离就要求发射信号必须达到一一定的传送距离就要求发射信号必须达到一一定的传送距离就要求发射信号必须达到一一定的传送距离就要求发射信号必须达到一定的功率。定的功率。定的功率。定的功率。3.3.效率效率 系统效率非常重要系统效率非常重要系统效率非常重要系统效率非常重要, , , ,特别是移动终端设备。特别是移动终端设备。特别是移动终端设备。特别是移动终端设备。u发信机发
49、信机RFRF前端设计考虑（续）前端设计考虑（续）37电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u AGC( AGC(自动增益控制）电路自动增益控制）电路 接收机接收的信号电平起伏很大，为得到稳定接收机接收的信号电平起伏很大，为得到稳定接收机接收的信号电平起伏很大，为得到稳定接收机接收的信号电平起伏很大，为得到稳定的中频输出，接收机前端中都有的中频输出，接收机前端中都有的中频输出，接收机前端中都有的中频输出，接收机前端中都有AGC ( Automatic AGC ( Automatic AGC ( Automatic AGC ( Automatic Gain Control)Gain Co
50、ntrol)Gain Control)Gain Control)电路。电路。电路。电路。LNALNA变频变频中放中放幅度检测幅度检测解调解调控制电路控制电路 中放输出信号经幅度检测后与设定门限相比较，中放输出信号经幅度检测后与设定门限相比较，中放输出信号经幅度检测后与设定门限相比较，中放输出信号经幅度检测后与设定门限相比较，高过门限值控制放大器降低增益；反之，则控制放大高过门限值控制放大器降低增益；反之，则控制放大高过门限值控制放大器降低增益；反之，则控制放大高过门限值控制放大器降低增益；反之，则控制放大器提高增益器提高增益器提高增益器提高增益, , , ,从而保障输出中频信号幅度基本恒定。从
51、而保障输出中频信号幅度基本恒定。从而保障输出中频信号幅度基本恒定。从而保障输出中频信号幅度基本恒定。AGCAGCAGCAGC电路结构电路结构电路结构电路结构38电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u AFC AFC（自动频率控制）电路（自动频率控制）电路 中放输出经鉴频器将偏离中频的频差转换为电压，中放输出经鉴频器将偏离中频的频差转换为电压，中放输出经鉴频器将偏离中频的频差转换为电压，中放输出经鉴频器将偏离中频的频差转换为电压，然后去控制本振频率减小差值，使中频频率恒定。有然后去控制本振频率减小差值，使中频频率恒定。有然后去控制本振频率减小差值，使中频频率恒定。有然后去控制本振频率
52、减小差值，使中频频率恒定。有利于减小中频带宽，提高灵敏度与选择性利于减小中频带宽，提高灵敏度与选择性利于减小中频带宽，提高灵敏度与选择性利于减小中频带宽，提高灵敏度与选择性; ; ; ;对零中频接对零中频接对零中频接对零中频接收机则可减小收机则可减小收机则可减小收机则可减小DCDCDCDC漂移的影响。漂移的影响。漂移的影响。漂移的影响。AFCAFCAFCAFC多为多为多为多为PLLPLLPLLPLL所取代。所取代。所取代。所取代。中放中放解调解调VCO VCO LPF/LPF/放大放大鉴频器鉴频器 接收机接收的信号频率随时间变化，为得到稳定接收机接收的信号频率随时间变化，为得到稳定接收机接收的
53、信号频率随时间变化，为得到稳定接收机接收的信号频率随时间变化，为得到稳定的恒定中频信号，接收机前端中有的恒定中频信号，接收机前端中有的恒定中频信号，接收机前端中有的恒定中频信号，接收机前端中有AFC( Automatic AFC( Automatic AFC( Automatic AFC( Automatic Frequency Control) Frequency Control) Frequency Control) Frequency Control) 电路。电路。电路。电路。AFCAFCAFCAFC电路结构电路结构电路结构电路结构39电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学&1
54、.4 &1.4 无线通信收发机结构及特点无线通信收发机结构及特点u典型的收发机结构典型的收发机结构单次变频超外差式收发机结构单次变频超外差式收发机结构单次变频超外差式收发机结构单次变频超外差式收发机结构40电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u典型的集成典型的集成GSMGSM收发机结构收发机结构集成集成集成集成GSMGSMGSMGSM二次变频超外差式收发机二次变频超外差式收发机二次变频超外差式收发机二次变频超外差式收发机特点：特点：特点：特点：0.25umCMOS0.25umCMOS0.25umCMOS0.25umCMOS工艺工艺工艺工艺, , , , 二次变频超外差式结构二次变频
55、超外差式结构二次变频超外差式结构二次变频超外差式结构; ; ; ;中频中频中频中频71MHz;71MHz;71MHz;71MHz;发射机消耗发射机消耗发射机消耗发射机消耗19.5mA19.5mA19.5mA19.5mA电流，发射机消耗电流，发射机消耗电流，发射机消耗电流，发射机消耗55mA55mA55mA55mA电流。电流。电流。电流。41电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u典型的集成典型的集成WLAMWLAM收发机结构收发机结构兼容兼容兼容兼容IEEE802.11IEEE802.11IEEE802.11IEEE802.11a/ga/ga/ga/g、b b b b 协议的协议的协
56、议的协议的WLANWLANWLANWLAN单次变频超外差式收发机单次变频超外差式收发机单次变频超外差式收发机单次变频超外差式收发机特点：特点：特点：特点：0.25umCMOS0.25umCMOS0.25umCMOS0.25umCMOS工艺工艺工艺工艺, , , , 一次变频超外差式结构一次变频超外差式结构一次变频超外差式结构一次变频超外差式结构; ; ; ;接收机噪声系数在接收机噪声系数在接收机噪声系数在接收机噪声系数在2.4GHz2.4GHz2.4GHz2.4GHz下为下为下为下为3dB3dB3dB3dB、5GHz3.8dB5GHz3.8dB5GHz3.8dB5GHz3.8dB。42电子科技
57、大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u集成无线收发机发展趋势集成无线收发机发展趋势高集成度：集成电路技术进步，单片集成数字、高集成度：集成电路技术进步，单片集成数字、高集成度：集成电路技术进步，单片集成数字、高集成度：集成电路技术进步，单片集成数字、模拟、射频功能成为了芯片发展的趋势；模拟、射频功能成为了芯片发展的趋势；模拟、射频功能成为了芯片发展的趋势；模拟、射频功能成为了芯片发展的趋势；高工作频率：工艺特征尺寸不断降低，器件的高工作频率：工艺特征尺寸不断降低，器件的高工作频率：工艺特征尺寸不断降低，器件的高工作频率：工艺特征尺寸不断降低，器件的特征频率和最高振荡频率不断提高，使得集成特
58、征频率和最高振荡频率不断提高，使得集成特征频率和最高振荡频率不断提高，使得集成特征频率和最高振荡频率不断提高，使得集成收发机的工作频率越来越高；收发机的工作频率越来越高；收发机的工作频率越来越高；收发机的工作频率越来越高；低工作电压和低功耗：移动无线通信终端在电低工作电压和低功耗：移动无线通信终端在电低工作电压和低功耗：移动无线通信终端在电低工作电压和低功耗：移动无线通信终端在电池供电的限制条件要求工作在更低的工作电压池供电的限制条件要求工作在更低的工作电压池供电的限制条件要求工作在更低的工作电压池供电的限制条件要求工作在更低的工作电压下，消耗的功率越小越好；下，消耗的功率越小越好；下，消耗的功率越小越好；下，消耗的功率越小越好；低成本：低成本是单片集成收发机走向商业应低成本：低成本是单片集成收发机走向商业应低成本：低成本是单片集成收发机走向商业应低成本：低成本是单片集成收发机走向商业应用的基本要求。用的基本要求。用的基本要求。用的基本要求。43电子科技大学电子科技大学电子科技大学电子科技大学u作业作业无线通信射频电路技术与设计无线通信射频电路技术与设计第一章中习题第一章中习题 1-21-2，1-61-6，1-71-7、1-111-1144
