2.射频前端系统结构
软件无线电跳频电台接收机射频前端设计

软 件 无 线 电跳 频 电 台 接 收 机 射 频 前 端 设 计
王 燕君
( 国西 南 电 子技 术研 究 所 , 都 603 ) 中 成 106
摘
要 : 于软件 无 线电 的基本要 求和发展 趋 势 , 出 了一种 应 用在 软件 无 线 电跳 频 电 台 中接 收机 基 提
射 频前 端 电路 结 构 , 分析 了接 收机 射 频前 端 的总体设 计 方案 , 包括 前端 各部 分增 益 的分配 、 态 范 围 动
s s m e i c e fte r c ie rn — e d i a ay e ,i cu ig d s i uin a d c l u ain o v r y t d s n s h me o e ev r e g h RF f t n s n l s o d n l dn i r t n ac lt fe ey tb o o
噪声 系数低 、 性度 好等 特点 。 线
1 引 言
随 着数 字信 号处理 技术 的发 展 以及 电子器 件制 作 工艺 的提 升 , / D A 的采 样 速 率 越 来 越 高 , A D、 / 数 字处 理 不断往 射 频推 进 , 样 频 率 已从 基 带 进入 到 采 了较 高 的频率 , 道可 重构 能力 不断 得到提 升 , 信 系统 可 以从 中频 直 接 采样 , 而进 行 信 号 处 理 l 。本 文 继 L 1 J
W N a - n A G Yn u j
(o t et hn stt o Eet n eh o g , hnd 10 6 C i ) Su w s C iaI tu f l r i T cnl y C egu6 0 3 , hn h n i e co c o a A src : ae e ai r ur et addvl i e do sf ae e ndr i( D ) a i u rc btatB sdo t s s e i m ns n ee p g rn fot r f e do S R , r is u— nh b q e ont w di a cc tt tr o ci r Ff n —edip psdf e ee e f D ue f ee e R ot n r oe r ci r R—b e euny opn ( H)r i.h r v r so o t r v oS h s r a df q ec —hp ig F a oT e d
phemt结构

phemt结构phemt是一种电子器件结构,它是由半导体材料构成的高频高电流放大器。
在无线通信系统、雷达和卫星通信等领域中,phemt被广泛应用于低噪声放大器、功率放大器和开关等电路中。
本文将从结构、特性和应用三个方面来介绍phemt。
一、结构phemt是一种金属-半导体-金属结构,其主要由以下几个部分组成:衬底、源极、栅极和漏极。
衬底一般采用高电导率的材料,如GaAs (砷化镓);源极和漏极是电流的输入输出端,通常由金属材料制成;栅极是控制电流流动的部分,一般采用高电导率的金属材料制成。
整个结构类似于一个双极晶体管,但其性能要优于双极晶体管。
二、特性1. 高频特性:phemt具有很好的高频特性,能够在几个GHz到几百GHz范围内工作。
这使得它在无线通信系统中的应用非常广泛。
2. 低噪声特性:由于衬底材料的选择和结构的优化,phemt具有很低的噪声系数。
这使得它在低噪声放大器中得到了广泛的应用。
3. 高增益特性:phemt的增益非常高,远远高于双极晶体管。
这使得它在功率放大器中能够提供更大的增益。
4. 高线性特性:phemt的线性度非常好,能够在高功率输出的情况下保持较低的失真度。
三、应用phemt在无线通信领域中有着广泛的应用,主要包括以下几个方面:1. 低噪声放大器:由于phemt具有很低的噪声系数,因此它常被用于无线通信系统中的低噪声放大器,以提高信号的接收灵敏度。
2. 功率放大器:由于phemt具有高增益和高线性特性,因此它常被用于无线通信系统中的功率放大器,以提供更大的输出功率。
3. 开关:由于phemt具有快速的开关速度和良好的线性度,因此它常被用于无线通信系统中的开关电路,以实现信号的选择和切换。
4. 射频前端:由于phemt具有良好的高频特性和低噪声特性,因此它常被用于无线通信系统中的射频前端,以提高信号的传输质量。
总结起来,phemt作为一种高频高电流放大器结构,在无线通信系统中具有重要的应用价值。
RFID电感耦合方式的射频前端工作原理介绍
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RFID电感耦合方式的射频前端工作原理介绍引言:IoT的核心技术之一就是RFID,对于RFID的组件RFID读写器和电子标签的工作原理,你了解嘛?其实RFID的两种组件是通过天线进行通信,采用电感耦合的方式进行。
总结要点(1)了解线圈的电感和互感的概念。
(2)了解串并联谐振电路的概念。
(3)RFID读写器的射频前端采用串联谐振电路。
(4)RFID电子标签的射频前端采用并联谐振电路。
(5)RFID的读写器和电子标签通过电感耦合传输信息。
(6)了解负载调制以及功率匹配的概念。
概念解析(1)谐振电路,谐振电路能够有选择性的让一部分频率的信号通过,同时衰减通带外的信号。
(2)谐振电路参数,我们常用谐振频率、品质因数、输入阻抗和频带宽度等参数进行对谐振电路描述。
(3)谐振频率,也就是外部信号以特定的频率输入谐振电路后使的谐振电路的容抗等于感抗,这个特定的频率就是谐振频率,也称之为工作频率。
(4)品质因数,定义为谐振电路的平均储能与功率损耗的比值,我们常用特性阻抗与回路电阻比值表示,故而可知Q因子是一个无量纲参数。
串联谐振和并联谐振串联谐振电路并联谐振电路小总结:(1)串联谐振电路和并联谐振电路的谐振频率计算公式一样。
(2)串联谐振和并联谐振的电阻R越小,也就是电路损耗越小,那么品质因数就越高,也就是信号的选择性越好,同时频带宽度BW也就越窄。
(3)通常实际使用的是有载品质因数,由于外部负载的能量损耗,故而有载品质因数会下降,这是采用计算外部品质因数。
电感耦合电感耦合小总结:(1)RFID读写器和电子标签之间采用电感耦合,读写器通过电感耦合给电子标签提供能量,同时传输信息通信。
电感耦合是符合法拉第电磁感应定律。
(2)电子标签输出电压的调节,电子标签获取的是交流电压,经过全波整流电路、滤波电路和稳压电路后输出直流温度电压。
(3)电子标签通过负载调制的方式向读写器传输数据,也就是负载调制通过对电子标签振荡回路的电参数根据数据流进行调节,进行编码调制传输数据信息。
认知无线电体系结构分析
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认知无线电体系结构分析认知无线电是一种新生的无线通信技术,它在频谱管理、网络优化等方面有着广泛的应用。
为了更好地实现认知无线电通信,需要建立合理的认知无线电体系结构。
本文将从多个方面进行分析,为读者呈现认知无线电体系结构。
一、认知无线电的定义和特点认知无线电是指一类能够自主建立模型、利用地理信息和环境关键指标,自动或半自动感知和操作无线电频谱的系统的技术。
它具有动态频谱分配和利用的能力,能够有效地提高无线电频谱利用率、提升通信性能,优化用户体验,是无线电通信的一种重要技术。
二、认知无线电的体系结构认知无线电体系结构主要分为网络体系结构、射频体系结构、通信协议体系结构。
1. 网络体系结构认知无线电网络体系结构是指由认知无线电通信设备、认知控制器、认知网关节点和认知管理服务器等组成的网络结构。
其主要功能是通过自主感知、分析和决策无线电环境,实现频谱监测、动态频谱分配和网络管理等任务。
2. 射频体系结构认知无线电射频系统主要包括软件定义的无线电设备、DAA-PCB电路板和射频前端等元件。
这些元件协调工作,使得无线电设备具有高度的智能化完成频谱感知、数据处理、通信控制。
3. 通信协议体系结构认知无线电通信协议体系结构是实现认知无线电通信所必需的协议总称,本质上是在数据链路层之上,对认知无线电设备所提供的通信服务的控制,使用其设备优化频谱利用。
该部分主要涉及到物理层、数据链路层、网络层,需要确保不同节点间的信息交流顺畅、安全可靠。
三、认知无线电体系结构分析认知无线电体系结构是一种比较复杂的分布式结构体系,其设计需要考虑众多因素,一些主要方面如下:1.取决于射频前端设计的电路过程,越复杂有更好的效果,同时需要考虑成本限制。
2. 系统中大量节点间的互相操作请求,数据必须很好地调配以提高信道使用率。
3. 必须要有高精度的感知与反应,以满足对频谱使用状态的无缝控制。
4. 系统需要优化节点的选择算法以实现快速定位,这对连通性和频谱效果有很大的影响。
机载超短波接收机射频前端系统级设计与仿真
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机载超短波接收机射频前端系统级设计与仿真
张宇晖
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】针对某型号超短波接收机研制需求,使用ADS(Advanced Design System)软件对该超短波接收机射频前端进行设计与仿真。
通过分析接收机的性能需求,结合接收机主要工作原理和技术指标选取二次变频超外差接收机结构做为实现方案,根据设计方案在ADS中建立了射频前端的系统级仿真模型,并对射频前端的噪声系数、灵敏度、增益和互调失真等多个关键指标进行了设计分析和仿真计算,结果表明该射频前端各项指标满足设计要求。
【总页数】4页(P83-86)
【作者】张宇晖
【作者单位】中国西南电子技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN492
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射频前端基本架构及工作原理解析
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声学滤波器
SAW滤波器
BAW滤波器
普通SAW
声表面滤波器—— 技术成熟且仍在发 展,低成本,应用 广泛
TC-SAW
温度补偿滤波器—— 弥补普通SAW温度 变化大的缺陷,制造 复杂度和成本更高
I.H.P-SAW
高频SAW滤波器— —高Q值、低TCF、 高散热性,可满足滤 波器小型化的需求
双工器的内部结构
双工器的外部引线
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1.3、功率放大器PA: 放大射频信号进行发射
功率放大器(PA,Power Amplifier)是射频前端的核心部件,利用三极管的电流控制作用或场效应管 的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。 PA主要用于发射链路,通过把发射通道的微弱射频信号放大,使信号成功获得足够高的功率,从而实 现更高通信质量、更强电池续航能力、更远通信距离。PA的性能可以直接决定通信信号的稳定性和强 弱。
晶圆(4寸晶圆为主)采用光刻、镀膜等工艺进行图形化处理, 实现压电薄膜的制作是关键的工艺环节,材料主要为氯化
芯片表面结构和制作工艺较简单
铝(AIN)和氧化锌(ZnO)
成本 优势
较低 (≈0.1-0.5美金)
体积小于传统的陶瓷滤波器, 设计灵活性大、技术成熟、可靠性高
高(>1美金)
适用于高频、温度变化不敏感、声波垂直传播方式易于小 型化,尺寸随频率升高而缩小
功率放大器以三极管/场效应管为核心,通过匹配网络 放大成为功率信号
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1.3、功率放大器PA: 放大射频信号进行发射
随着半导体材料的不断发展,功率放大器也经历了CMOS、GaAs、GaN三大技术路线。第一代半导体材 料是CMOS,技术成熟且产能稳定。第二代半导体材料主要使用GaAs或SiGe,有较高的击穿电压,可 用于高功率、高频器件应用。第三代半导体材料GaN在性能上显著强亍GaAs,但成本较高。 目前移动端民用市场主要采用GaAs 作为功放,而GaN在部分基站端应用率先实现替代。未来GaN将成 为高射频、大功耗应用的主要方案。
ISO15693非接触式IC卡射频前端电路的设计
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http://www.cicmag.com(总第107期)ChinalntegratedCircult1前言ISO15693标准协议是国际上规定的用于非接触式IC卡的一种高频通信协议。
该标准协议的非接触式IC卡的读写距离长达100cm,比同是高频通信协议的ISO14443规定的10cm读写距离更大,应用范围也会更加广泛。
ISO15693标准协议规定:读卡器到卡所发送的信号为采用脉冲位置编码的10%ASK和100%ASK两种调制模式的频率都为13.56MHz的载波。
卡片解调电路的任务是把两种深秦燕青,葛元庆(清华大学微电子学研究所,北京100084)ISO15693非接触式IC卡射频前端电路的设计摘要:介绍了ISO15693非接触式IC卡射频前端电路,采用了一种巧妙的整流电路,提高了整流效率。
同时使用了一种适用于ISO15693非接触式卡片的简单的稳压电路结构,有助于信号的解调,并且使卡片在接收到的信号为10%ASK和100%ASK两种调制模式时都能正常工作。
芯片测试结果显示:电源产生电路能够产生2.2V-3.8V的直流电压,解调电路能够在2.0V-3.8V电压下可靠稳定的工作;在ISO15693规定的最小场强0.15A/M处,整个芯片的电源电压为3.3V,且功耗小于60μW。
关键词:ISO15693;非接触式IC卡;整流电路;电源产生电路;解调电路DesignofaRFfront-endcircuitofcontactlessICcardsforISO15693QINYan-qing,GEYuan-qing(InstituteofMicroelectronics,TsinghuaUniversity,Beijing100084,P.R.China)Abstract:ARFfront-endcircuitisdesignedforcontactlessICcardscomplyingwithISO15693.Anovelrectifierisdesignedtoenhancetheefficiencyofrectification.Asimplelimiterstructureisintroduced,whichisapplicableincontactlessICcards,anditishelpfultothedemodulationofthesignal.Thislimitercanalsohelptheabovecardsworknormallywhenthereceivedsignalis10%ASKor100%ASKmodulatingmode.Testresultsshowthatthepowergen-erationcircuitcanprovideaDCsupplyvoltagefrom2.2Vto3.8V.Thedemodulationcircuitcanworkproperlyandsteadilyfrom2.0Vto3.8V.Powerconsumptionislessthan60uWat3.3V,whenthewholechipworksattheminimumoperatingfield0.15A/M,whichisprescribedinISO15693.Keywords:ISO15693;contactlessICcards;rectifier;powergenerationcircuit;demodulationcircuitEEACC:1205;125039(总第107期)http://www.cicmag.com度的ASK调制信号从天线上解出,并且把它量化成数字信号送给后续的数字逻辑电路使用。
终端射频前端模组 pa pcb 电路

终端射频前端模组pa pcb 电路
终端射频前端模组是用于无线通信设备中的重要组件,它集成了射频收发器、功率放大器、低噪声放大器、滤波器、天线开关等组件。
在射频前端模组中,PA(功率放大器)和PCB(印刷电路板)是其中两个重要的组成部分。
1.功率放大器(PA):功率放大器是用于放大信号的组件,它将较弱
的信号放大到足够的功率,以便在无线通信中传输。
在射频前端模组中,PA的作用是将信号放大,使其能够通过天线辐射出去。
PA的性能直接影响到无线通信设备的覆盖范围和信号质量。
2.印刷电路板(PCB):印刷电路板是实现电子设备和系统功能的核
心组件,它提供了一个三维空间,将各种电子元器件通过电路连接起来。
在射频前端模组中,PCB承载了所有的电子元器件,包括PA、滤波器、低噪声放大器等。
PCB的设计和制造质量直接影响到射频前端模组的性能和可靠性。
为了确保射频前端模组的性能和可靠性,需要关注PA和PCB的设计、制造和质量控制。
在设计阶段,需要进行仿真和测试,以确保PA和PCB的性能符合要求。
在制造阶段,需要采用高质量的原材料和先进的工艺技术,以确保生产和组装的可靠性。
在质量控制阶段,需要对生产出的每一个产品进行检测和验证,以确保产品的质量和性能符合标准。
射频接收机前端AGC系统的电路设计
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射频接收机前端AGC系统的电路设计提纲:一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究四、射频接收机AGC系统的性能评估与实验测量五、未来射频接收机前端AGC系统的发展趋势和展望一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点AGC(Automatic Gain Control)系统是射频接收机的重要组成部分,在信道不稳定的环境下可以实现信号输入电平的自动控制。
其主要功能是控制单位电平内射频前端放大器的信息增益,以确保信号在最佳的动态范围内运行。
射频接收机前端AGC系统的设计要点主要包括信号放大段、包络检波环节、比较环节和控制回路。
其中,信号放大段的设计为AGC系统的核心,关系到整个系统性能的优劣。
当前,射频接收机前端AGC系统的设计主要分为两大类:一类是传统模拟AGC系统,它采用经典的线性控制回路,具有结构简单,功耗低,抗干扰能力强等优点;另一类是数字AGC系统,它基于DSP的现代控制理论,具有精度高,响应速度快等优点。
二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术目前,传统AGC系统仍然是射频接收机中最常用的设计方案之一。
然而,传统AGC系统在设计中还存在一些挑战,主要包括信号失真、抗干扰能力不足和高功耗等问题。
为克服这些问题,优化设计技术主要包括:1、引入自适应控制器,利用反馈控制环节提高控制精度和系统鲁棒性,增强系统的稳定性和抗干扰能力。
2、优化模拟电路设计,提高系统带宽、增益平坦度和延时响应特性,并减少失真和噪声干扰。
3、使用低功耗模拟电路设计,降低系统功耗并提高信号处理速度。
三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究现代射频接收机前端AGC系统采用数字控制理论,利用高速AD/DA转换器实现对系统的数字控制。
其优点在于精度高,控制方便和响应速度快等。
目前,现代AGC系统主要分为三类:1、基于改进的遗传算法和FPGA的AGC系统,该设计主要以FPGA为核心控制器,利用改进的遗传算法实现AGC控制回路,并通过DSP进行算法协调。
cmos射频开关常用的结构、级联
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cmos射频开关常用的结构、级联CMOS射频开关是一种常用的电子器件,用于在射频电路中实现开关功能。
它具有低功耗、高集成度和快速切换速度等优点,在现代通信系统中得到广泛应用。
本文将以CMOS射频开关的常用结构和级联为主题,分别介绍它们的工作原理和应用。
一、常用结构CMOS射频开关的常用结构有单刀双掷(SPDT)和单刀四掷(SP4T)两种。
这两种结构都是基于CMOS技术实现的,具有较高的集成度和可靠性。
1. SPDT结构SPDT结构是CMOS射频开关中最简单的一种结构,它由一个传输门和两个控制开关组成。
传输门用于控制信号的传输路径,控制开关用于控制信号的开关状态。
当控制开关打开时,信号可以通过传输门传输;当控制开关关闭时,信号被阻断。
SPDT结构常用于需要切换两个信号源的应用,如天线切换、功率放大器切换等。
2. SP4T结构SP4T结构是CMOS射频开关中常用的一种结构,它由四个传输门和四个控制开关组成。
传输门和控制开关的数量增加,使得SP4T 结构可以实现多个信号源之间的切换。
SP4T结构常用于需要切换多个信号源的应用,如多天线切换、频率选择等。
二、级联原理CMOS射频开关可以通过级联多个开关来实现更复杂的功能。
级联的原理是将多个开关的输出连接起来,形成一个更大的开关矩阵。
通过控制各个开关的开关状态,可以实现复杂的信号切换和控制。
级联可以实现多个信号源之间的切换、多个信号路径之间的切换、多个功率放大器之间的切换等功能。
通过合理设计和控制级联结构,可以实现更高级别的开关功能,为射频电路的设计和应用提供更大的灵活性和可靠性。
三、应用领域CMOS射频开关在通信系统中有着广泛的应用。
它可以用于无线电频段的射频前端设计、天线选择和功率管理等方面。
具体应用领域包括:1. 无线通信系统:CMOS射频开关可以用于无线通信系统中的天线选择、功率放大器切换和频率选择等功能。
它可以实现多天线切换,提高无线通信系统的传输质量和覆盖范围。
射频功率放大器及射频前端模组的制作方法

射频功率放大器及射频前端模组的制作方法射频功率放大器和射频前端模组都是无线通信领域中常用的电子模块。
射频功率放大器的功能是把低功率信号转化为高功率输出信号,用于加强无线信号的覆盖范围和穿透本领。
射频前端模组则是一个射频电路系统,包括信号发生器、射频放大器、射频滤波器、调制器等多个模块,用于接收、处理和发送无线信号。
本文将介绍射频功率放大器和射频前端模组的制作方法。
射频功率放大器的制作射频功率放大器的制作涉及到射频电路、功率器件和射频辅佑襄助元器件等方面。
以下是射频功率放大器的制作步骤:1. 设计和选型首先需要进行电路设计并选取最适合的功率器件。
考虑到射频功率放大器需要在高频工作,因此一般使用GaN、SiC等高频功率管或MOSFET等晶体管作为功率放大器的放大元件。
2. PCB板设计和制作依据电路设计,需要制作电路板。
选择高频或微波级别的材料,如RO4350B、Rogers等,并在PCB板设计时遵从高频设计规定,如短接低阻、对称布局、走框等。
3. 元器件焊接依据设计需求,选配能够更好地实现功能的射频辅佑襄助元器件,如阻容器、变压器、电感器等。
使用焊接工具将电子元器件焊接到PCB板上。
4. 调试和测试进行整个电路的调试和测试,通过频谱分析仪和功率计等工具,检查功率放大器在电路工作范围内的输出功率、频率稳定性和谐波等指标。
射频前端模组的制作制作射频前端模组重要涉及到电路设计、选配元器件和系统集成等方面。
以下是射频前端模组的制作步骤:1. 设计和选型依据无线通信标准(如GSM、WCDMA、LTE、WiFi等),选取不同的射频前端模块进行设计。
需要依据实在应用场景选择适合的频段、带宽、灵敏度等特性的元器件。
2. PCB板设计和制作依据电路设计,需要制作电路板。
选择适合的材料(如FR-4)和加工工艺,并在PCB板设计时遵从良好的高频设计规定,如传导至母板、尽量简短的信号线路径等。
3. 元器件焊接依据设计需求,选配能够更好地实现功能的射频辅佑襄助元器件,如射频开关、射频放大器、贴片电感、电容等。
智能微波光子射频前端与链路

智能微波光⼦射频前端与链路邹喜华,李沛轩,刘丰玮(西南交通⼤学,四川成都611756)摘要:射频(RF)前端与链路是雷达、通信、电⼦战等系统中的核⼼功能模块。
新⼀代智能⽆线系统的⼤带宽、多频段、可重构信号处理与摘要:传输需求对RF 前端与链路的研发提出⼀系列挑战。
基于微波光⼦技术的RF 前端与链路具有⼤带宽、低损耗和抗电磁⼲扰等优势,能够很好地满⾜新⼀代智能⽆线系统的需求。
重点围绕可重构、多信道/ 阵列化收发RF 前端和⼤动态范围、⾼相位稳定性、多业务融合的微波光⼦RF 链路,介绍与分析智能微波光⼦射频前端与链路的发展现状与研究动态。
随着新⼀代信息技术的不断发展演进,各种不同频段、制式的通信标准和⽆线业务不断涌现,导致⽆线系统的多样性与异构性越来越明显,主要表现为:多种不同通信制式、标准共存,例如, 已经开始商⽤的5G、⽬前主流的4G 以及拥有⼀定⽤户存量的3G 和2G;各种不同功能的⽆线业务共存,例如,⽆线局域⽹、蓝⽛、北⽃和全球定位系统(GPS)导航等;不同频段射频信号共存,覆盖⼏⼗兆赫兹的微波到⼏⼗吉赫兹的毫⽶波甚⾄太赫兹波。
在此背景下,⽆线系统不断朝着智能化⽅向发展,⼀⽅⾯能够进⾏宽带多频段、多功能、多标准信号的⽆缝兼容与融合;另⼀⽅⾯具有灵活可重构特性,可根据系统功能、服务对象、应⽤场景进⾏不同频段、标准⽆线信号的切换与优化组合,以达到资源利⽤最⼤化。
射频前端与链路是⽆线系统的基础组成部分,承担着⽆线信号的收发处理与传输等关键任务;因此,发展具有⼤带宽、多频段以及可重构特性的智能射频前端与链路对⽆线系统的进⼀步演进⾄关重要。
现有基于传统电⼦技术的射频前端与链路存在着⾼频损耗⼤、带宽窄、处理速度低等诸多瓶颈问题,难以满⾜⽆线系统的智能化发展需求。
近些年来,微波光⼦学的快速兴起、成熟为上述问题的解决提供了新的⽅法和思路。
微波光⼦系统将传统电⼦学难以处理的⾼频、宽带微波信号调制到光域上,借助于光⼦学器件或者技术的低损耗、⼤带宽以及抗电磁⼲扰等本征优势进⾏宽带、⾼频微波信号的产⽣、传输、处理、检测和控制等[1]。
射频前端的工作原理

射频前端的工作原理
射频前端的工作原理可以从以下几个方面阐述:
一、射频前端的功能
射频前端是一个无线电收发信机的前置电路,主要实现以下功能:
1. 收发射频信号的选择开关功能;
2. 接收信号的低噪声放大;
3. 发射信号的驱动放大;
4. 发射和接收信号的过滤、匹配与隔离。
二、接收路径工作原理
1. 接收天线接收无线电信号;
2. 低噪声放大器提高信号强度,改善信噪比;
3. 滤波器过滤毗邻频段干扰信号;
4. 下变频混频器将高频信号转换到中频或基带;
5. 中频放大器进一步过滤和放大信号。
三、发射路径工作原理
1. 基带信号经过调制形成中频信号;
2. 中频放大器放大调制后的信号;
3. 上变频混频器将中频信号转换到射频;
4. 驱动放大器增大发射功率驱动天线;
5. 发射滤波器滤波发射信号,消除杂散发射。
四、发收切换技术
通过固态开关、循环器、多工器等实现发射和接收路径的快速切换。
五、隔离技术
采用物理屏蔽、准稳态偏置等技术,降低发射信号对接收端的干扰。
六、与数码信号处理的结合
利用数字射频技术,可以实现数字控制,提高性能,实现软件定义射频的目标。
综上所述,射频前端通过精心设计的电路拓扑和组合技术,实现发射和接收两路射频信号的有效处理与链路匹配,是无线电收发系统的关键组成部分。
第4章-RFID射频前端

.
V. L0I. j0LV Rs j0LjR 0LV.s
7
电容C两端的电压为
.
.
.
V C 0I
1 jV s 1j
j 0C R0C
1.
.
0C R V sjQ V s
Q称为回路的品质因数,是谐振时的回路感抗值 (或容抗值)与回路电阻值R的比值
QR 0L01 CRR 1
L1
20
天线 1
L
C
Test
1.47 mm
天线 2
Vdd VSS
2.37 mm
从上面两例可以看到,无源应答器的天线电路多采用并联 谐振回路。从后面并联谐振回路的性能分析中可以知道, 并联谐振称为电流谐振,在谐振时,电感和电容支路中电 流最大,即谐振回路两端可获得最大电压,这对无源应答 器的能量获取是必要的。
P
BZ Z
15
1)磁感应强度B和距离r的关系
Bz
0
i1N( 1 ra) 2a
Bz 0i1N 2r1a 320H( z ra)
上面的关系可以表述为:从线圈中心到一定距 离磁场强度几乎是不变的,而后急剧下降,其 衰减大约为60 dB/10倍距离。
16
2)最佳线圈半径a
设r为常数,并简单地假定线圈中电流不变,讨论 a和BZ的关系。
值的大小。
13
4.1.3电感线圈的交变磁场 1. 磁场强度H和磁感应强度B 安培定理指出,当电流流过一个导体时, 在此导体的周围会产生磁场,如图4-5所示 。对于直线载流体,在半径为a的环行磁力 线上,磁场强度H是恒定的,磁场强度H与 磁感应强度B分别为
H i (A/ m) 2πa
BH 0 r
第2章-2.2-RFID射频前端电路-1

换能器的两条总线与电子标签的天线相连接,阅读器的天 线周期的发送高频询问脉冲,在电子标签天线的接收范围之内, 被接收到的高频脉冲通过叉指换能器转变成声表面波,并在晶体 表面传播。反射器组对入射表面波部分反射,并返回到叉指换能 器,叉指换能器又将反射声表面波脉冲串转变为高频电脉冲串。 如果将反射器组按某种特定的规律设计,使其反射信号表示规定 的编码信息,那么阅读器接收到的反射高频电脉冲串就带有该物 品的特定编码,通过解调与处理,即可达到自动识别的目的。
RFID工作耦合方式
从电子标签到阅读器之间的通信及能量感应方式 来看,系统一般可以分为两类:电感耦合 (Inductive Coupling)系统和电磁反向散射耦 合(Backscatter Coupling)系统。
电感耦合通过空间高频交变磁场实现耦合,依据 的是电磁感应定律。该方式一般适合于中、低频 工作的近距离RFID系统,典型工作频率: 125kHz,225kHz,和13.56MHz。识别作用距离 一般小于1m,典型作用距离为0~20cm。
阅读器 电子标签
C1 Cr
C2
芯 片
BP 解调
fs fH
图 4-5 电感耦合型 RFID 系统
2 数据传输
对于电子标签和阅读器天线之间的作用距离不超过 0.16 , 并电子标签处于近场范围内,电子标签与阅读器的数据传输为负 载调制(电感耦合、变压器耦合)。 如果把谐振的电子标签放入阅读器天线的交变磁场,那么电 子标签就可以从磁场获得能量。采用从供应阅读器天线的电流在 阅读器内阻上的压降就可以测得这个附加的功耗。电子标签天线 上负载电阻的接通与断开促使阅读器天线上的电压发生变化,实 现了用电子标签对天线电压进行振幅调制。而通过数据控制负载 电压的接通和断开,这些数据就可以从标签传输到阅读器了。 此外,由于阅读器天线和电子标签天线之间的耦合很弱, 因此阅读器天线上表示有用信号的电压波动比阅读器的输出电压 小。在实践中,对13.56MHz的系统,天线电压(谐振时)只能 得到约10mV的有用信号。因为检测这些小电压变化很不方便, 所以可以采用天线电压振幅调制所产生的调制波边带。如果电子 标签的附加负载电阻以很高的时钟频率接通或断开,那么在阅读 器发送频率将产生两条谱线,此时该信号就容易检测了,这种调 制也称为副载波调制。
BTS概述
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10)支持系统热插拔。
11)通过DISCO总线,可实现版本的在线下载。
12)支持系统远程软复位控制、背板接口关闭控制。
13)面板指示灯驱动,支持指示灯要求。
CHM单板的结构框图如图3-5所示。
图1.22CHM工作原理
4)时钟分发单元:用于接收从RFIM传来的系统时钟信号,并完成本板时钟的驱动与分发。
一.1.5
射频接口单板RFIM属于BTS中数字基带部分(BDS)。RFIM连接BTS的数字子系统与射频子系统。RFIM通过DISCO总线与通信控制模块(CCM)相连,接受CCM的控制;传输和处理前向和反向基带数据。
RFCM单板主要完成下列功能:
1)MCU系统:完成单板启动、自检、状态错误上报等功能。
2)DISCO接口:接收从CCM来的信令然后分发给三个扇区的RFCM和本板的MCU,接收三个扇区的RFCM来的信令,经过中断轮询处理后上报给CCM。
3)前向链路处理:主要是把从信道板来的基带数据进行按扇区求和处理、滤波处理。
4)反向链路处理:主要是把从RFCM(射频控制模块)来的数据进行同步校验。
在BTS侧,TFS位于TRX框;在TFS子系统,根据实际需要,可配置一个或两个GPSTM。从左开始编号,TFS子系统位于4~7槽位,1~3和8~10为TRX槽位,如图3-10所示。
TRX1
TRX2
TRX3
FDM
GPSTM
TCM
GPSTM
TRX4
TRX5
TRX6
图1.32TRX机框示意图
一.3.3
GPSTM接收GPS接收机的1PPS信号,经过锁相产生PP2S信号,16CHIP信号和10MHz信号,以及TOD信号,供给系统所需;另外GPSTM在搜不到卫星的情况下,具有保持功能,要求是24小时漂移不超过7微秒,本系统的GPSTM可做到4天偏差不超过5微秒,还具有主备自动倒换的功能,对单板工作状态能进行检测,并将工作状态上报。
基于SDR的无线电通信系统设计与实现

基于SDR的无线电通信系统设计与实现无线电通信是现代社会中不可或缺的一部分,它已经成为我们日常生活中的一个重要组成部分。
而且,随着技术的发展,越来越多的无线电通信系统正在被创造出来。
本文将重点关注基于SDR的无线电通信系统设计与实现。
一、SDR技术的介绍SDR(软件定义无线电)因其具有极高的灵活性和可配置性而备受推崇。
在SDR技术下,硬件和软件是解耦的,因此可以使用一种通用的硬件平台来搭配不同的软件模块进行各种通信协议的实现。
具体的说,SDR可以通过重新编程软件集成电路(FPGA)或现成的数字信号处理器(DSP)来支持新的通信标准或实现新的功能。
因此,SDR是一个重要的技术平台,具有广泛的适应性和应用价值。
二、基于SDR的无线电通信系统设计基于SDR的无线电通信系统包含多个组成部分,如下所述。
1.射频前端射频前端通常包含一个调谐器和一个射频放大器,用于接受发射的无线信号。
这些信号传递给中频通道,中频通道将振荡器和混频器集成在一起,将发射和接收的信号从射频到基带转换。
2.基带信号处理基带信号处理器用于对收到的信号进行解调,并将其转换为数字数据。
然后将数据传输给DSP执行信号处理和特定的通信协议。
3.数字信号处理数字信号处理是无线电通信中不可缺少的一部分,它用于对传输的数字数据进行处理和优化,以达到更快、更可靠和更安全的通信效果。
数字信号处理可以用于信道估计、信号增强、信号捕捉等应用。
4.无线电通信协议无线电通信协议是用于规范通信系统中的数据传输、数据格式、帧结构等相关特征的协议。
无线电通信协议往往需要经过实验和验证、调试等过程进行设计和验证,才能在无线电通信系统中使用。
三、基于SDR的无线电通信系统实现基于SDR的无线电通信系统实现,主要分为以下步骤。
1.硬件平台选择首先需要确定合适的硬件平台,根据不同的应用场景和需求选择相应的硬件平台。
例如,选择广泛应用的USRP设备作为硬件平台,可以实现一个较为稳定、高度可控的无线电通信系统。
一种射频前端芯片结构[发明专利]
![一种射频前端芯片结构[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2ae8256283d049649a6658e4.png)
专利名称:一种射频前端芯片结构
专利类型:发明专利
发明人:杨琦,刘帅,白银超,要志宏,王磊,李丰,王凯,崔亮,郭丰强,王海龙,杨楠,陈南庭,杜晨浩,刘星
申请号:CN201911397251.7
申请日:20191230
公开号:CN111224688A
公开日:
20200602
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本申请公开了一种射频前端芯片结构,涉及半导体技术领域。
其中,上述射频前端芯片结构包括:功放开关芯片、位于功放开关芯片上表面的屏蔽芯片,以及位于屏蔽芯片上表面的限幅低噪声放大器芯片;屏蔽芯片的下表面与功放开关芯片的上表面电性连接;限幅低噪声放大器芯片的下表面与屏蔽芯片的上表面电性连接;功放开关芯片与限幅低噪声放大器芯片通过屏蔽芯片进行电性连接。
本申请中射频前端芯片为垂直堆叠结构,且功放开关芯片与限幅低噪声放大器芯片之间通过屏蔽芯片进行信号屏蔽和隔离,有利于缩小射频前端结构的尺寸。
申请人:中国电子科技集团公司第十三研究所
地址:050051 河北省石家庄市合作路113号
国籍:CN
代理机构:石家庄国为知识产权事务所
代理人:付晓娣
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Mar. 10, 2010
射频前端系统结构
池保勇 清华大学微电子学研究所设计室
参考书:池保勇等编,《CMOS射频集成电路分析 与设计》, §7 与设计
提要
接收机射频前端的系统结构
超外差式接收机 镜像抑制接收机 零中频接收机 低中频接收机 低中 接收机 其它接收机结构
Naquist带通采样定理指出,一个中心频率为fc、带宽为Δf的 带通信号,可以用一个采样率为 带通信号,可以用 个采样率为fs > 2Δf的采样电路进行采样 ,而不损失任何信息 高线性度、高集成度、系统结构简单 引入很大的噪声,严重影响接收机的性能
超宽带接收机
超宽带:(瞬时带宽大于中心频率的20%或 者大于500MHz)
提高射频前端的二阶交调性能
通过自动校准来提高下变频器的二阶交调性能
存在的问题 直流失调(续) 存在的问题:直流失调(续)
原因之四: 之 1/f噪声
C CMOS OS工艺在低频下的1/f / 噪声很大
消除直流失调的措施
射频前端和后级的基带模块之间加入一个 截止频率很低的高通滤波器
消除直流失调的措施(续)
存在的问题 直流失调(续) 存在的问题:直流失调(续)
原因之一:本地振荡信号泄漏
本振信号通路与射频信号通路之间可以通过寄 生电容或者衬底等方式耦合 本振泄漏到天线中并通过天线辐射返回
存在的问题 直流失调(续) 存在的问题:直流失调(续)
原因之二:射频信号到本地振荡信号通路的 漏 泄漏
总结
接收机射频前端的系统结构
超外差式接收机 镜像抑制接收机 零中频接收机 低中频接收机 低中 接收机 其它接收机结构
发射机射频前端的系统结构
超外差式接收机存在的主要问题
中频频率选择: 为了减轻对镜像抑制滤波器的 要求 要求,可以将固定中频频率提 以将固定中频频率提 高,以加大镜像信号与有用信 号之间的频率间隔 减缓对滤 号之间的频率间隔,减缓对滤 波器抑制率的要求 中频频率提高后,后续处理模 块(如模数变换器)的工作频 率就提高了,后续模块的设计 将变得比较困难 可以通过增加一级或者多级下 变频 将信 的频率 变频器将信号的频率进一步降 步降 低(多级超外差式接收机), 但这会增加电路规模和片外元 件数目,提高系统成本
超外差式接收机存在的主要问题
镜像抑制问题
镜像信号与本地振荡信号混频后所产生的信号经中频滤波 后 也位于中频频率fIF 处。该信号叠加在有用中频信号上 后,也位于中频频率 处 该信号叠加在有用中频信号上
,直接对有用中频信号造成干扰,并且不可被清除
镜像信号的能量大小是不可预知的,在比较差的接收环境 镜像信号的能量大小是不可预知的 在比较差的接收环境 中,镜像信号的能量可能比有用信号的能量高几十分贝 下变频前抑制镜像信号 镜像抑制滤波器 带通滤波器,通带中心频率与有用信号频率相同,而镜 带通滤波器 通带中心频率与有用信号频率相同 而镜 像频率位于阻带范围内,阻带衰减率就是对镜像信号的 抑制率 在恶劣接收环境中镜像信号的抑制率要达到60-70dB 高的品质因子(50甚至更高)、很高的阶数(甚至到6 阶),而且其中心频率还应是可调的难以集成
低中频接收机实例
提要
接收机射频前端的系统结构
超外差式接收机 镜像抑制接收机 零中频接收机 低中频接收机 低中 接收机 其它接收机结构
发射机射频前端的系统结构
超再生式接收机
结构简单 OOK调制 低速率 低功耗
超再生式接收机实例
超再生式接收机实例(续)
亚采样接收机 采样接收机
直流失调消除电路(1)
直流失调消除电路( 直 消除 2)
消除直流失调的措施(续)
利用成熟的数字信号处理技术来确定直流失调的大小,并将 结果反馈回模拟前端来消除直流失调
TDMA系统中,接收机在某些时隙中处于空闲转态,利用空 系统中 接收机在某些时隙中处于空闲转态 利用空 闲时隙对直流失调进行采样并存储,在接收机工作时,将接 收到的基带信号和存储的直流失调信号相减 消除直流失调 收到的基带信号和存储的直流失调信号相减,消除直流失调
超外差式接收机存在的主要问题
相邻信道干扰问题 邻信道
中频信道选择滤波器
信道之间的频率间隔小 滤波器的转换带窄 高的品质因子(50) 大的阶数(8或者10) 难以集成
超外差式接收机存在的主要问题
缺点综述:
需要多个外接的高性能滤波器 采用外接滤波器,不仅降低了集成度,提高了 产品成本 而且由于采用外接元件 使整个系 产品成本,而且由于采用外接元件,使整个系 统的稳定性大大降低 驱动这些外部低阻抗的元件需要消耗很大的功 耗,工作频率越高,功耗越大 外接元件和集成芯片之间的隔离也是一个大的 外接元件和集成芯片之间的隔离也是 个大的 问题
发射机射频前端的系统结构
镜像抑制接收机
镜像抑制接收机:Weaver结构
正交Weaver接收机
镜像抑制接收机的镜像抑制率
两个支路的幅度不匹配与相位不匹配
I、Q支路不匹配校准
提要
接收机射频前端的系统结构
超外差式接收机 镜像抑制接收机 零中频接收机 低中频接收机 低中 接收机 其它接收机结构
超外差式接收机存在的主要问题
半中频问题:Half IF
产品实例
提供I、Q输出的超外差接收机
第二级变频器采用正交下变频结构 第 变 采 交 变 结构 基带处理电路可以采用复杂的调制、解调方案
提要
接收机射频前端的系统结构
超外差式接收机 镜像抑制接收机 零中频接收机 低中频接收机 低中 接收机 其它接收机结构
I、Q支路不匹配自动在片校准 支 自 在 校准
射频部分镜像抑制性能受限 --解决方案(续)
射频带通滤波 器来抑制镜像 信号
射频部分镜像抑制性能受限 --解决方案(续)
无源多相滤波 器来抑制镜像 信号
中频处理模块
复带通滤波器来抑制位于正频率处的镜像信号
复带通滤波器能抑制镜像信号和带外的其它信号 ,降低了对模数变换器动态范围的要求,使得模 数 换 很容 实现 数变换器很容易实现 复带通滤波器采用模拟电路实现,实现精度不能 准确控制,电路性能会受到 定程度的影响 准确控制,电路性能会受到一定程度的影响
集成度受到 镜像抑制滤 波器的影响
不干扰其它 信道的信号
直接上变频发射机
I、Q支路不匹配导致有限的镜像抑制率 本地振荡信号对射频信号的干扰以及频率牵引效应
加大提供本地振荡信号的锁相环的环路带宽,使锁相环对外来干扰 具有很好的抑制作用 采用与载波频率不同的本地振荡信号频率,通过倍频或者分频得到 与载波频率相同的本振
超宽带接收机:脉冲型
超宽带信号由受信息调制的短周期脉冲组成
超宽带接收机:多带型(MB-OFDM)
跳频来扩展频谱
提要
接收机射频前端的系统结构
超外差式接收机 镜像抑制接收机 零中频接收机 低中频接收机 低中 接收机 其它接收机结构
发射机射频前端的系统结构
超外差式发射机
超外差式发射机
存在的问题 直流失调(续) 存在的问题:直流失调(续)
原因之三:接收机射频前端的偶数阶非线性
偶数阶谐波
系统的传输特性
偶数阶交调
输入信号
存在的问题:直流失调(续)
二阶非线性:
低噪声放大器的二阶非线性造成的直流失调通过寄生 电容耦合或者衬底耦合泄漏到基带 下变频器的二阶非线性造成的直流失调则直接叠加到 基带信号上,下变频器的二阶非线性所造成的影响更 大 射频模块非线性所产生的谐波与本地振荡信号所产生 的谐波在下变频器中混频后,也会产生直流失调,但 由于谐波的频率越高 能量就越弱 由于谐波的频率越高,能量就越弱,一般可忽略这些 般可忽略这些 谐波所造成的直流失调的影响 二阶交调所产生的低频项可能与有用基带信号的频率 相同,而且也会随时间变化,一般的消除直流失调的 方法并不能消除这些低频项的影响
存在的问题 I、Q支路不匹配 存在的问题:
相位和幅度不匹配,镜像抑制性能下降 相位和幅度不匹配 镜像抑制性能下降
镜像信号是有用信号本身,镜像抑制率:>25dB 不匹配随时间的变化很缓慢:采用数字电路或模 拟电路对I、Q支路进行校准
存在的问题 直流失调 存在的问题:直流失调
下变频器及后面各模块引入的直流失调成 分将直接叠加在有用信号 分将直接叠加在有用信号上,对有用信号 对有用信号 造成干扰 这些直流失调成分的能量可能比有用信号 强很多,会淹没有用信号,并使得后面的 各级处理模块出现饱和 直流失调是阻碍零中频接收机广泛应用的 一个主要因素
发射机射频前端的系统结构
超外差式接收机
超外差式接收机是应用最广泛的 超外差式接收机是应用最广泛的一种系统 种系统 结构,它的基本原理是将从天线接收到的 高频信号经放大和下变频后转换为 固定 高频信号经放大和下变频后转换为一固定 的中频信号,然后进行进一步下变频或者 直接进行解调 直接进行解
锁相环为基础的发射机结构
锁相环为基础的发射机结构
PLL must tb be fast f t enough h to t follow f ll the th modulation, d l ti but also slow enough to suppress the high-frequency phase noise. noise A trade-off The reference frequency is constant
低频处理模块要能抑制位于正频率处的镜像信号
将镜像抑制问题由射频转移到比较低的中频,缓解了实 现压力高集成度 下变频后的信号不位于基带,避免了直流失调问题
射频部分镜像抑制性能受限因素
本振信号I、Q支路的幅度和相位不匹配 射频信号I、Q支路的幅度和相位不匹配