2射頻技術(shù)-射頻鏈路

1、射頻技術(shù)射頻技術(shù)射頻鏈路射頻鏈路射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW n分貝分貝(dB)n功率（功率（dBm）分貝的概念分貝的概念()10log(/)rdBP P()20log(/)rdBV V射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW IL=0.5 or 3dBGain=200 or 23dB增益與衰減(dB)射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 321321LLLGGGGTTINOUTGPP 3981Wor ,66 32323230 321dBmdBdBdBdBdBmLGGGPPINOUT WmWLGGGPPINOUT400022002002001321 射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 幾路典型收幾路典型收/ /發(fā)機(jī)原理

2、框圖發(fā)機(jī)原理框圖射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW n直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖n超外差發(fā)射接收機(jī)原理框圖n數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)原理框圖n超外差射頻接收機(jī)原理框圖n零中頻射頻接收機(jī)原理框圖n數(shù)字中頻接收機(jī)原理框圖幾路典型收幾路典型收/ /發(fā)機(jī)原理框圖發(fā)機(jī)原理框圖射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW (I)(I)直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖IQPAsincccosBPF優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，器件少，成本低；優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，器件少，成本低；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：I/Q相位的幅度和相位不平衡不易調(diào)節(jié)，易造成相位的幅度和相位不平衡不易調(diào)節(jié)，易造成 較大的載波泄漏和邊帶泄漏較大的載波泄漏和邊帶泄漏射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW

3、(II)(II)超外差發(fā)射機(jī)原理框圖超外差發(fā)射機(jī)原理框圖優(yōu)點(diǎn)：低頻調(diào)制器具有更好的幅頻特性；功放和本振有優(yōu)點(diǎn)：低頻調(diào)制器具有更好的幅頻特性；功放和本振有 很好的隔離；很好的隔離；缺點(diǎn)：所需元件多，增加噪聲，增加發(fā)射機(jī)的復(fù)雜度、缺點(diǎn)：所需元件多，增加噪聲，增加發(fā)射機(jī)的復(fù)雜度、 體積、功耗和成本。體積、功耗和成本。射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW (III)(III)數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)原理圖數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)原理圖優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制精度高，射頻電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制精度高，射頻電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)：對(duì)基帶要求較高，目前成本較高，功耗大。缺點(diǎn)：對(duì)基帶要求較高，目前成本較高，功耗大。射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW (IV)

4、(IV)超外差射頻接收機(jī)原理框圖超外差射頻接收機(jī)原理框圖射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW (V)(V)零中頻射頻接收機(jī)原理框圖零中頻射頻接收機(jī)原理框圖射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW (VI)(VI)數(shù)字中頻接收機(jī)原理框圖數(shù)字中頻接收機(jī)原理框圖ADCLNARF BPF數(shù)字低通數(shù)字低通濾波器濾波器DSP(解調(diào)器解調(diào)器)數(shù)字本地?cái)?shù)字本地振蕩器振蕩器LOBPFBPFAMP混頻器混頻器射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 射頻電路的典型單元射頻電路的典型單元射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW nWCDMA移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)框圖超外差發(fā)射機(jī)原理框圖n低噪聲放大器n混頻器n頻率合成器nWCDMA功率放大器射頻電路的典型單元射頻電

5、路的典型單元射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW I.WCDMAI.WCDMA移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)框圖移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)框圖射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW II.II.低噪聲放大器低噪聲放大器描述一個(gè)系統(tǒng)（如接收機(jī)）內(nèi)部噪聲大小，可以用噪聲描述一個(gè)系統(tǒng)（如接收機(jī)）內(nèi)部噪聲大小，可以用噪聲系數(shù)（系數(shù)（NoiseFactor）F來表示，或者取其對(duì)數(shù)值，變成來表示，或者取其對(duì)數(shù)值，變成噪聲指數(shù)（噪聲指數(shù)（NoiseFigure）。）。 由于接收機(jī)內(nèi)部噪聲的加入，會(huì)使得輸出端的由于接收機(jī)內(nèi)部噪聲的加入，會(huì)使得輸出端的信號(hào)噪聲比降低，所以噪聲系數(shù)值一定大于，信號(hào)噪聲比降低，所以噪聲系數(shù)值一定大于，而噪聲指數(shù)而噪聲指數(shù)N

6、F值則大于值則大于0dB 射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 輸出端信噪比輸入端信噪比 nosonisiFPPPPNnosonisiFPPPPdBNlg10)( 射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 噪聲系數(shù)級(jí)連公式噪聲系數(shù)級(jí)連公式cascadecascadeiicascadeFNFGGGFGGFGFFFlog10111121213121 ceiverRFceiverRFiBPFLNABPFiBPFLNABPFMIXERLNABPFBPFBPFLNABPFceiverRFFNFGGGGFGGGFGGFGFFFReRe1222Relog101111 射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW III.III.混頻器混頻器射

7、頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 混頻器頻譜分析混頻器頻譜分析射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 射頻電路鏡頻抑制射頻電路鏡頻抑制射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 典型混頻器的指標(biāo)典型混頻器的指標(biāo)射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 混頻器的非線性失真混頻器的非線性失真射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW IV.IV.頻率合成器頻率合成器頻率合成器在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用頻率合成器在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 鎖相式頻率合成器原理框圖鎖相式頻率合成器原理框圖refOUTOUTrefFRNFNFRF 射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 頻率合成器的相位噪聲頻率合成器的相位噪聲射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 射頻技術(shù)射頻技術(shù)

8、SKLMMW V.WCDMAV.WCDMA功率放大器功率放大器 功率放大器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中非常重要的組成部分，收發(fā)端的線性放大和頻率變換是保證能夠正確解調(diào)數(shù)字調(diào)制信號(hào)的必要條件?，F(xiàn)在通信系統(tǒng)均采用了QPSK,64QAM等線性調(diào)制技術(shù)，這些調(diào)制方法對(duì)功放的非線性特性非常敏感，因而對(duì)放大器有更高的線性要求，以避免對(duì)鄰近信道的干擾，保證調(diào)制的窄帶特性。設(shè)計(jì)具有高度線性的寬帶功率放大器顯得十分必要。 A類放大器具有最好的線性，但效率過低。A類放大器的偏置使其工作在線性區(qū)域的中間部分，RF信號(hào)不可能超出到非線性區(qū)域。但由于其效率低下，A類放大器一般避免使用。此外還有AB類，B類，C類偏置放大器，這些放大

9、器通過使放大器工作在更接近截止電流的工作點(diǎn)上達(dá)到較高的效率。 射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 功放的非線性功放的非線性- -理想線性特性理想線性特性理想線性放大器理想線性放大器PAPinPout0f0ffAAK1)(tei)(teof射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 非線性放大器非線性放大器典型現(xiàn)象典型現(xiàn)象( )iv t( )ov t非線性功率放大器非線性功率放大器PAiA增益壓縮增益壓縮PinPout)(tei0ffA0f02 f03 f04 f0f)(teo射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 12輸入輸入122121221323212122輸出輸出射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 功放非線性功放非線性-

10、-導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 線性化線性化- -功率回退法功率回退法-8-6-4-202468101214161820221dB compression point2.420.2519.25output power (dBm)input power (dBm)射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 線性化線性化- -負(fù)反饋法負(fù)反饋法射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 線性化線性化- -預(yù)失真法預(yù)失真法射頻預(yù)失真射頻預(yù)失真基帶預(yù)失真基帶預(yù)失真射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 線性化線性化- -前饋法前饋法射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 功放實(shí)物功放實(shí)物射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 射頻電路的

11、典型性能射頻電路的典型性能射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW n調(diào)制、解調(diào)精度n接收機(jī)靈敏度n鄰道選擇性n阻塞特性分析nWCDMA終端射頻接收機(jī)指標(biāo)nWCDMA終端射頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)射頻電路的典型性能射頻電路的典型性能射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW I.I.調(diào)制、解調(diào)精度調(diào)制、解調(diào)精度 在無線通信系統(tǒng)中，通常用矢量調(diào)制誤差（在無線通信系統(tǒng)中，通常用矢量調(diào)制誤差（EVM）來表征調(diào)制器和解調(diào)器的精度。來表征調(diào)制器和解調(diào)器的精度。 20220( )TTV tS tdtEVMVt dt 矢量調(diào)制誤差（矢量調(diào)制誤差（EVM）是衡量接收機(jī)解調(diào)特性的一）是衡量接收機(jī)解調(diào)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。個(gè)重要指標(biāo)。WCDMA終端技術(shù)

12、協(xié)議給出了終端技術(shù)協(xié)議給出了EVM指標(biāo)的指標(biāo)的定義：定義： 設(shè)接收機(jī)在一個(gè)時(shí)隙設(shè)接收機(jī)在一個(gè)時(shí)隙T內(nèi)的輸出波形為內(nèi)的輸出波形為V(t),0tT，而理想輸出波形應(yīng)為而理想輸出波形應(yīng)為S(t)，0t29dB射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW IV.IV.阻塞特性分析阻塞特性分析n帶內(nèi)阻塞是指在有用信號(hào)功率為-104dBm，阻塞點(diǎn)頻信號(hào)功率為-46dBm（偏離10MHz）以及阻塞譜信號(hào)為-46dBm（偏離20MHz）時(shí)，誤碼率小于0.001。該指標(biāo)對(duì)接收機(jī)前端的非線性和射頻本振（RF LO）的相位噪聲都提出了較高的要求。n帶外阻塞指標(biāo)決定了接收機(jī)抵御其他系統(tǒng)干擾的能力，它決定于接收機(jī)的預(yù)選濾波器特性。LO

13、相位噪聲的相互混頻也會(huì)影響其阻塞效果。故帶外阻塞指標(biāo)主要由鏈路的線性、濾波特性和本振的相位噪聲共同影響。射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 在有強(qiáng)干擾時(shí)，本振對(duì)相噪對(duì)信號(hào)的影響在有強(qiáng)干擾時(shí)，本振對(duì)相噪對(duì)信號(hào)的影響協(xié)議中討論雙音阻塞指標(biāo)時(shí)提到在偏離信號(hào)協(xié)議中討論雙音阻塞指標(biāo)時(shí)提到在偏離信號(hào)10MHz處存在點(diǎn)頻處存在點(diǎn)頻信號(hào)信號(hào)-46dBm，此時(shí)信號(hào)電平為，此時(shí)信號(hào)電平為-114dBm。則有倒易混頻公式，。則有倒易混頻公式，容易計(jì)算出本振在偏離中心容易計(jì)算出本振在偏離中心10MHz處，分辨率帶寬取處，分辨率帶寬取3.84MHz時(shí)，時(shí)，相位噪聲應(yīng)低于相位噪聲應(yīng)低于-125dBc/Hz。射頻技術(shù)射頻技術(shù)SK

14、LMMW WCDMA接收機(jī)阻塞模板接收機(jī)阻塞模板射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW V.WCDMAV.WCDMA終端射頻接收機(jī)指標(biāo)終端射頻接收機(jī)指標(biāo)接收靈敏度接收靈敏度：-125dBm；鄰道選擇性鄰道選擇性：-93dBm(SF=128、BER=0.001、 -41dBm5MHz）；阻塞特性阻塞特性：-104dBm（SF=128、BER=0.001、 點(diǎn)頻-46dBm10MHz、譜-46dBm20MHz）相位噪聲相位噪聲 ：-130dBc/Hz1MHz (RF LO)； -100dBc/Hz100kHz(IF LO)；I/Q輸出阻抗幅度輸出阻抗幅度：600mV(高阻)射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW VI

15、.WCDMAVI.WCDMA終端射頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)終端射頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)最大發(fā)射功率：30dBm;最小發(fā)射功率：-30dBm;功率控制動(dòng)態(tài)范圍：50dB；占用帶寬：5MHz；矢量誤差幅度（EVM）：17.5%；鄰道泄露功率比（ACLR）：45dB(5MHz)； 50dB(10MHz)帶外輻射特性：射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 一種簡(jiǎn)單鏈路預(yù)算方法一種簡(jiǎn)單鏈路預(yù)算方法000()()()()()(/)()()rbsM dBEIRP dBWdBmWG dBEdBR dBbpsNKT dBW HzdBmW HzL dBL dB或或pp.201數(shù)字通信數(shù)字通信-基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)與應(yīng)用 （二版）（二版）B. Ska

16、lar鏈路余量與可用率鏈路余量與可用率射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 一個(gè)實(shí)例一個(gè)實(shí)例- -衛(wèi)星鏈路預(yù)算衛(wèi)星鏈路預(yù)算射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW WCDMA/GSM射頻單元典型芯片射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW WCDMA/GSM雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW WCDMA/GSM雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW GSM+WCDMA GSM+WCDMA 手機(jī)射頻詳細(xì)功能框圖手機(jī)射頻詳細(xì)功能框圖射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW WCDMA/GSM雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案射頻技術(shù)射頻技術(shù)SKLMMW 課堂作業(yè)課堂作業(yè)n試分配各項(xiàng)參數(shù)如下：試分配各項(xiàng)參數(shù)如下：nEIRP設(shè)為設(shè)為 45dBm。Gr = 30dB。 對(duì)于對(duì)于4QAM或或QPSK方方式式, (Eb/n0)req =10.5dB（BER=1e-6）, R=76.2