无线通信中射频收发机结构与应用
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射频微电子学
㈢主要参考书
⑴《射频通信电路》(第二版),陈邦媛著, 科学出版社,2006
⑵《CMOS射频集成电路设计 》Thomas H.Lee 著,余志平 周润德等译 ,2006年
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第1章 无线通信中射频收发机结构及应用
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
F
Hz
信
L
1-2GHz
低轨移动迪信、导航、气象和Baidu Nhomakorabea察
S
2-4GHz
数据中继、测控
C
4-7GHz
固定通信、广播电视
X
7-12GHz 军事通信、资源卫星等
Ku 12-18GHz 固定通信、移动通信、广播电视
K
18-27GHz 固定通信、移动通信
Ka 27-40GHz 固定通信、移动通信、卫星链路
EHF 09.04.2020 40-60GHz
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1.1 无线收发信机射频前端功能和特性
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。
基带信号 解调
中频变 频
低噪声放 大器
接收天线
射频前 端
A/D和 D/A
数字 处理
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射频通信系统示意图
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1.1 无线收发信机射频前端功能和特性
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。
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一、课程内容简介
射频微电子学
㈡实施方法及考核 讲课、讨论、自学、习题、专题仿真与专题讨论 专题仿真: 低噪声放大器设计;锁相环频率合成器环路滤波器 的设计 专题讨论: 功率放大器线性化技术 考核:平时综合成绩占40%,考试成绩占60%
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一、课程内容简介(续)
射频微电子学
第一次课
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一、课程内容简介
射频微电子学
㈠内容安排
第一单元 射频和无线技术简介
2学时
第二单元 射频设计的基本概念
10学时
第三单元 收发信机的组成及特点 10学时
第四单元 低噪声放大器及混频器 10学时
第五单元 振荡源
6学时
第六单元 频综器
10学时
第七单元 功率放大器
8学时
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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。
基带信号 调制
中频变 频
发射天线 功放
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1.1 无线收发信机射频前端功能和特性
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。
图1-2接收机结构图
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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 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。
收发 开关
低噪声 放大器
下变频器
基带处理 频率综合器 和媒体访
问控制
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功率放大器
上变频器
射频前端方框图 10
1.3 射频电路与微波电路和低频电路的关系
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。
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1.3 射频电路与微波电路和低频电路的关系
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。
表2 卫星频率常用频段
频段 频率范围 主要应用
V/UH 100~1000M 低轨数据通信、遥测遥控、移动通
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09.入04.2了020 此标准。
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
固定通12信、军事通信
3.电磁频谱
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3.电磁频谱
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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。
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3.电磁频谱
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1.3 射频电路与微波电路和低频电路的关系