RF&MW-1+射频通信原理概述及术语释义

1典型的

GSM 移动通信系统

无线通信是近年射频与微波电路发展的最大推动力

2无线通信系统发射机、接收机离不开射频与微波电路

任何无线通信系统都包括发射机和接收机两个基本部分。

发射机的功能是将信号调制到载波上，并由天线辐射出去。

接收机的功能则相反，将天线接收到的加载在载波上的信号恢复出来。

发射机和接收机由调制器、功率放大器、频率合成器、低噪声放大器、解调器、天线以及相关的滤波器、耦合器等有源、无源基本射频与微波电路单元构成。

正确理解接收机、发射机电气特性的有关参数，对射频与微波电路设计十分重要。它是我们对各类有源、无源射频与微波电路提出要求的依据。

外差接收机(二次混频接收系统)

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滤波器1限制输入信号的通带以减少互调干扰以及本振通过天线的辐射。

低噪声放大器放大的信号与第一本振输出的信号同时加到混频器1，其输出的高中频信号经高中频滤波器1滤波后被高中频放大器1放大。被放大的高中频信号与第二本振输出的信号经混频器2再次混频后，得到的低中频信号通过低中频滤波器2滤波后，最后送到检波器恢复出基带信号。

对接收系统的要求是

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1．灵敏度（Sensitivity）：接收机灵敏度衡量接收机检测微弱信号的能力，对于模拟接收机用信噪比（SNR）量度，对数字接收机则用误码率（BER）表示。

2．选择性（Selectivity）：接收机的选择性衡量接收机抗拒接收相邻信道信号的能力。要实现70-90dB选择性是很困难的。

3．Spurious response rejection:the ability of reject undesirable channel responses is important in reducing interference.This can be accomplished by properly choosing the IF and using various filters.Rejection of70-80dB is possible. 4．Intermoduration rejection:the receiver has the tendency to generate its own on-channel interference from one or more RF signals.Those interference signals are called intermoducation(IM)products.Greater than70dB rejection is normally desirable.

5．频率稳定性（frequency stability）：本振的频率稳定性对于降低频率调制，相位噪声十分重要。常用的频率稳定技术有介质谐振器、锁相环、频率综合器等。

6．辐射（radiation emission）：本振信号经过混频器泄漏到天线并经天线辐射到自由空间引起的干扰务必低于FCC规定的电平。

接收机动态范围（DR）

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接收机动态范围是指接收机

可检测的最小信号与在失真

允许情况下能接收的最大信

号的范围。

最小可检测信号受限于接收

机噪声

在失真允许情况下最大接收

信号取决于接收机的饱和输

出特性。

如果输入功率低于动态范围

的下限，噪声将占主导地位。

如果输入功率超过动态范围

的上限，输出开始饱和。

实际系统（混频器、放大器）1dB 压缩点接收机动态范围是设计射频

与微波电路的重要依据之一。

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接收机噪声源接收机噪声来自两个方面，一是天线接收到的噪声，二是接收机自身产生的噪声。

天线接收到的噪声包括天空噪声（sky noise ），大气噪声（atmospheric noise ），地球噪声（earth noise ）、银河噪声（galactic noise ）和人工噪声（man-made noise ）。

天空噪声的噪声功率可表示为

式中B 是带宽，k =1.38⨯10–23J/K ，是波尔兹曼常数。T A 是天线噪声温度。

大气噪声源于闪电等因素，在10KHz 附近最强，频率超过20MHz 一般可忽略。银河噪声来自遥远的天体，其最大值在20MHz 附近，到500MHz 可忽略。人工噪声源多种多样。任何电路断开与合上时，在电路上产生的瞬时脉冲都是人工噪声源，从通信、广播、电视、雷达、系统以至输电线的电磁辐射被天线接收后都可看作对有用信号的干扰。

接收机自身产生的噪声包括放大器、滤波器、混频器、检波器各级产生的噪声。

接收机内部噪声限制了接收机检测的最小信号。信号强度必须大于噪声一定强度才能被检测到。

B

kT N A =

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接收机内部噪声可分为三类1．热噪声（Thermal,Johnson,or Nyquist noise ）：电阻热噪声源于束缚电荷的随机起伏。在通带B 范围内热电阻噪声电压的均方值为

式中k 为波尔兹曼常数；T 是电阻器的绝对温度，单位K ；B 是带宽，单位为Hz ；R 是电阻，单位为Ω。

热噪声分布与频率无关，也叫做白噪声。

2．闪粒噪声（shot noise ）：闪粒噪声源于真空电子管、固态器件发射电子的起伏。

3．1/f 噪声（Flicker or 1/f 噪声）：顾名思义，1/f 噪声与频率成反比，从1Hz 到100MHz 范围内1/f 噪声才是重要的。超过100MHz 热噪声起主要作用。kTBR

V n

42=

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信噪比接收机输出信号的质量可用信噪比（Signal-to-noise ratio,SNR ）表示

（1.1）

信号可检测，要求信噪比大于3dB 。对于移动电话，S/N 要求大于15dB 。对于固定电话要30dB ，电视要40dB ，而对于高保真音乐则要60dB 。

对于雷达系统，高的信噪比就相当于高的检测概率低的虚警概率。如果信噪比达到16dB ，检测概率可达到99.99%而虚警概率低于10–6。

无用的噪声功率电平

有用信号功率电平 N S