第四章 微波收發(fā)技術(shù)(現(xiàn)代接收技術(shù)及其集成)

微波通信技術(shù)第四章微波收發(fā)技術(shù)上/變頻技術(shù)本章主要內(nèi)容微波工程常用單位和表示方法微波收發(fā)系統(tǒng)的組成和技術(shù)指標(biāo)上/下變頻技術(shù)系統(tǒng)的非線性和補償措施系統(tǒng)的噪聲和靈敏度微波收發(fā)系統(tǒng)中的頻率源技術(shù)現(xiàn)代接收機設(shè)計技術(shù)微波工程常用單位和表示方法dBdBm、dBWdBc5miles200ft(0.7db/100ft)100ft(0.7db/100ft)TransmitReceive(117dBloss)Antennagain2dBeach37dBm–0.7dB+2dB–117dB+2dB–1.4dB=–78.1dBm

微波工程常用單位和表示方法放大器混頻器隔離器頻率源濾波器微波收發(fā)系統(tǒng)的組成數(shù)字I/Q調(diào)制信號中頻調(diào)制信號射頻調(diào)制信號微波調(diào)制信號數(shù)字基帶信號模擬I/Q調(diào)制信號本振CW信號本振CW信號微波收發(fā)系統(tǒng)的組成頻分系統(tǒng)時分系統(tǒng)頻分系統(tǒng)的射頻框圖發(fā)信機的射頻主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)射頻率發(fā)射頻率準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度發(fā)射功率發(fā)射機帶寬發(fā)射機幅頻特性雜散抑制度、諧波抑制度非線性指標(biāo)（1dB壓縮點、三階交調(diào)）相位噪聲發(fā)射頻率無線電委員會的規(guī)劃通信容量大小通信距離、大氣吸收、雨衰設(shè)備復(fù)雜度、成本頻率準(zhǔn)確度=fx-f0f0頻率源的實際輸出頻率頻率源的標(biāo)稱值頻率準(zhǔn)確度：實際頻率和標(biāo)稱值的差比標(biāo)稱值。發(fā)射功率鏈路預(yù)算（通信距離、頻率、接收機靈敏度，收發(fā)天線）衰落儲備功放效率和系統(tǒng)功耗要求發(fā)射機帶寬圖示為碼速率為10Mbps的QPSK調(diào)制頻譜頻譜發(fā)射機幅頻特性雜散抑制度諧波抑制度非線性參數(shù)相位噪聲——來源oV(t)=[A+E(t)]sin[2ft+(t)]o真實CW信號WhereE(t)=randomamplitudefluctuations(t)=randomphasefluctuations424V(t)

E(t)(t)理想CW信號WhereA=nominalamplitudeof=nominalfrequencyo424V(t)

V(t)=Asin2ftoo相位噪聲指標(biāo)的定義f0ff0-fmf0+fm1Hz帶寬f0f理想頻譜實際頻譜相位噪聲和相位抖動的關(guān)系A(chǔ)BS(f)radHz2[degrees]S(f)ABPhaseJitter=3602[rad]S(f)ABPhaseJitter==[dB]Relativeto1radrmsPhaseJitter=Totalrmsphasedeviationwithinaspecifiedbandwidth相位噪聲和寄生調(diào)頻的關(guān)系A(chǔ)BS(f)radHz2[Hz]fS(f)df2ABResidualFM==S(f)dfABResidualFM=Totalrmsfrequencydeviationwithinaspecifiedbandwidth相位噪聲對通信系統(tǒng)的影響PhaseNoiseAmplitudeNoise頻率穩(wěn)定度fx-f0f0頻率源的實際輸出頻率頻率源的標(biāo)稱值max頻率穩(wěn)定度：在一定時間范圍內(nèi)t頻率準(zhǔn)確度變化頻率穩(wěn)定度類型長期頻率穩(wěn)定度t>1天取決于電源元件和有源器件的老化特性。短期頻率穩(wěn)定度t<1天取決于溫度變化、電壓變化和電路參數(shù)的不穩(wěn)定。瞬時頻率穩(wěn)定度

t<1S

由振蕩器的內(nèi)部噪聲導(dǎo)致的頻率起伏阿侖方差阿侖方差定義為每次測量的取樣時間標(biāo)稱頻率第2i次測量的頻率值第1i次測量的頻率值測量方法：取樣時間，測定時的平均頻率f1i，然后無間隙地測量另一個取樣時間的平均頻率f2i，將(f1i

,f2i)作為第i組數(shù)據(jù)，共取n組。阿侖穩(wěn)定度：s(t)=y(t)/f0發(fā)射機主要組成部件正交調(diào)制器上變頻器本振頻率源功率放大器濾波器、雙工器微波開關(guān)正交調(diào)制器p/2載波I:Q:IQ上變頻器主要技術(shù)指標(biāo)：

RF工作頻率 LO工作頻率 IF工作頻率 變頻損耗 LO/RF隔離 LO/IF隔離 RF/IF隔離 三階交調(diào)系數(shù)IM3 P1dB(Input) IP3(Input)常用的上變頻器：變?nèi)莨苌献冾l器－功率容量大－變頻損耗?。幸欢ǖ墓β试鲆婢w管上變頻器－變頻增益?。菊窆β市⌒ぬ鼗O管－功率容量小

－變頻損耗較大上變頻寄生信號圖本振頻率源頻率源的主要技術(shù)指標(biāo)頻率穩(wěn)定度頻率準(zhǔn)確度雜散電平諧波電平調(diào)制線性頻率牽引系數(shù)推頻系數(shù)漂移系數(shù)輸出功率穩(wěn)定度頻率源的主要實現(xiàn)方式介質(zhì)穩(wěn)頻振蕩器倍頻鏈?zhǔn)筋l率源鎖相頻率源PLL頻率源DDS頻率源PLL+DDS頻率源濾波器——類型LC濾波器陶瓷濾波器微帶濾波器

—平行耦合線濾波器

—交指濾波器SAW濾波器介質(zhì)濾波器腔體濾波器

—梳妝線濾波器

—交指濾波器

—同軸腔濾波器E面鰭波導(dǎo)濾波器濾波器——技術(shù)指標(biāo) 濾波器的形式：低通、高通、帶通、帶阻響應(yīng)形式：切比雪夫、巴特沃斯、橢圓函數(shù)、高斯函數(shù)濾波器的類型中心頻率、截止頻率插入損耗帶內(nèi)波紋 帶寬 阻帶抑制濾波器的階數(shù)功率容量

功率放大器功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)輸出功率效率三階互調(diào)失真增益寄生輸出接收機的基本結(jié)構(gòu)接收機的主要技術(shù)指標(biāo)噪聲系數(shù)接收機靈敏度接收機增益和動態(tài)范圍接收機帶寬接收機選擇性（幅頻特性）I/Q正交特性（幅度、相位一致性）相位噪聲雜散和諧波抑制度頻率準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度接收機噪聲系數(shù)——噪聲來源熱噪聲導(dǎo)體內(nèi)部電子的熱運動和電子器件中的載流子的不規(guī)則運動所產(chǎn)生的噪聲.各種干擾噪聲主要是由電波多徑傳播、阻抗失配、電源波動及其它信道的干擾所產(chǎn)生的噪聲。波形失真?zhèn)鬏斣O(shè)備的線性失真與非線性失真所產(chǎn)生的噪聲外部噪聲外部設(shè)備的電磁干擾、各種雷電和云層放電所輻射的電磁干擾和宇宙間其它星系輻射的電磁干擾所產(chǎn)生的噪聲。噪聲系數(shù)的定義輸入端信噪比輸出端信噪比級聯(lián)系統(tǒng)的噪聲系數(shù)其中，F(xiàn)1，F(xiàn)2，F(xiàn)3為各級噪聲系數(shù)，G1，G2，G3為各級增益級聯(lián)后的噪聲系數(shù)：

接收機噪聲系數(shù)的設(shè)計應(yīng)合理地分配各級電路的噪聲系數(shù)和增益在一定條件下,系統(tǒng)的噪聲系數(shù)只取決于系統(tǒng)的第1級電路的噪聲系數(shù)接收機主要組成部件低噪聲放大器下變頻器正交解調(diào)器自動增益放大器低噪聲放大器下變頻器主要技術(shù)指標(biāo)：

RF工作頻率 LO工作頻率 IF工作頻率 變頻損耗 LO/RF隔離 LO/IF隔離 RF/IF隔離 三階交調(diào)截止點 P1dB(Input) IP3(Input)正交解調(diào)器自動增益放大器模擬AGC放大器數(shù)控AGC放大器現(xiàn)