2射頻技術-射頻鏈路

1、射頻技術射頻技術射頻鏈路射頻鏈路射頻技術射頻技術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射頻技術射頻技術SKLMMW IL=0.5 or 3dBGain=200 or 23dB增益與衰減(dB)射頻技術射頻技術SKLMMW 321321LLLGGGGTTINOUTGPP 3981Wor ,66 32323230 321dBmdBdBdBdBdBmLGGGPPINOUT WmWLGGGPPINOUT400022002002001321 射頻技術射頻技術SKLMMW 幾路典型收幾路典型收/ /發(fā)機原理

2、框圖發(fā)機原理框圖射頻技術射頻技術SKLMMW n直接調(diào)制發(fā)射機原理框圖n超外差發(fā)射接收機原理框圖n數(shù)字中頻發(fā)射機原理框圖n超外差射頻接收機原理框圖n零中頻射頻接收機原理框圖n數(shù)字中頻接收機原理框圖幾路典型收幾路典型收/ /發(fā)機原理框圖發(fā)機原理框圖射頻技術射頻技術SKLMMW (I)(I)直接調(diào)制發(fā)射機原理框圖直接調(diào)制發(fā)射機原理框圖IQPAsincccosBPF優(yōu)點：結(jié)構簡單，器件少，成本低；優(yōu)點：結(jié)構簡單，器件少，成本低；缺點：缺點：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射頻技術SKLMMW

3、(II)(II)超外差發(fā)射機原理框圖超外差發(fā)射機原理框圖優(yōu)點：低頻調(diào)制器具有更好的幅頻特性；功放和本振有優(yōu)點：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：所需元件多，增加噪聲，增加發(fā)射機的復雜度、缺點：所需元件多，增加噪聲，增加發(fā)射機的復雜度、 體積、功耗和成本。體積、功耗和成本。射頻技術射頻技術SKLMMW (III)(III)數(shù)字中頻發(fā)射機原理圖數(shù)字中頻發(fā)射機原理圖優(yōu)點：調(diào)制精度高，射頻電路設計簡單；優(yōu)點：調(diào)制精度高，射頻電路設計簡單；缺點：對基帶要求較高，目前成本較高，功耗大。缺點：對基帶要求較高，目前成本較高，功耗大。射頻技術射頻技術SKLMMW (IV)

4、(IV)超外差射頻接收機原理框圖超外差射頻接收機原理框圖射頻技術射頻技術SKLMMW (V)(V)零中頻射頻接收機原理框圖零中頻射頻接收機原理框圖射頻技術射頻技術SKLMMW (VI)(VI)數(shù)字中頻接收機原理框圖數(shù)字中頻接收機原理框圖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)字本地數(shù)字本地振蕩器振蕩器LOBPFBPFAMP混頻器混頻器射頻技術射頻技術SKLMMW 射頻電路的典型單元射頻電路的典型單元射頻技術射頻技術SKLMMW nWCDMA移動終端收發(fā)信機框圖超外差發(fā)射機原理框圖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射頻技術SKLMMW I.WCDMAI.WCDMA移動終端收發(fā)信機框圖移動終端收發(fā)信機框圖射頻技術射頻技術SKLMMW II.II.低噪聲放大器低噪聲放大器描述一個系統(tǒng)（如接收機）內(nèi)部噪聲大小，可以用噪聲描述一個系統(tǒng)（如接收機）內(nèi)部噪聲大小，可以用噪聲系數(shù)（系數(shù)（NoiseFactor）F來表示，或者取其對數(shù)值，變成來表示，或者取其對數(shù)值，變成噪聲指數(shù)（噪聲指數(shù)（NoiseFigure）。）。 由于接收機內(nèi)部噪聲的加入，會使得輸出端的由于接收機內(nèi)部噪聲的加入，會使得輸出端的信號噪聲比降低，所以噪聲系數(shù)值一定大于，信號噪聲比降低，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 射頻技術射頻技術SKLMMW 輸出端信噪比輸入端信噪比 nosonisiFPPPPNnosonisiFPPPPdBNlg10)( 射頻技術射頻技術SKLMMW 噪聲系數(shù)級連公式噪聲系數(shù)級連公式cascadecascadeiicascadeFNFGGGFGGFGFFFlog10111121213121 ceiverRFceiverRFiBPFLNABPFiBPFLNABPFMIXERLNABPFBPFBPFLNABPFceiverRFFNFGGGGFGGGFGGFGFFFReRe1222Relog101111 射頻技術射頻技術SKLMMW III.III.混頻器混頻器射

7、頻技術射頻技術SKLMMW 混頻器頻譜分析混頻器頻譜分析射頻技術射頻技術SKLMMW 射頻電路鏡頻抑制射頻電路鏡頻抑制射頻技術射頻技術SKLMMW 典型混頻器的指標典型混頻器的指標射頻技術射頻技術SKLMMW 混頻器的非線性失真混頻器的非線性失真射頻技術射頻技術SKLMMW IV.IV.頻率合成器頻率合成器頻率合成器在通信系統(tǒng)中的應用頻率合成器在通信系統(tǒng)中的應用射頻技術射頻技術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 射頻技術射頻技術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射頻技術SKLMMW 射頻技術射頻技術

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，這些調(diào)制方法對功放的非線性特性非常敏感，因而對放大器有更高的線性要求，以避免對鄰近信道的干擾，保證調(diào)制的窄帶特性。設計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上達到較高的效率。 射頻技術射頻技術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射頻技術射頻技術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射頻技術射頻技術SKLMMW 12輸入輸入122121221323212122輸出輸出射頻技術射頻技術SKLMMW 功放非線性功放非線性-

10、-導致頻譜擴展導致頻譜擴展射頻技術射頻技術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)射頻技術射頻技術SKLMMW 線性化線性化- -負反饋法負反饋法射頻技術射頻技術SKLMMW 線性化線性化- -預失真法預失真法射頻預失真射頻預失真基帶預失真基帶預失真射頻技術射頻技術SKLMMW 線性化線性化- -前饋法前饋法射頻技術射頻技術SKLMMW 功放實物功放實物射頻技術射頻技術SKLMMW 射頻電路的

11、典型性能射頻電路的典型性能射頻技術射頻技術SKLMMW n調(diào)制、解調(diào)精度n接收機靈敏度n鄰道選擇性n阻塞特性分析nWCDMA終端射頻接收機指標nWCDMA終端射頻發(fā)射機指標射頻電路的典型性能射頻電路的典型性能射頻技術射頻技術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）是衡量接收機解調(diào)特性的一）是衡量接收機解調(diào)特性的一個重要指標。個重要指標。WCDMA終端技術

12、協(xié)議給出了終端技術協(xié)議給出了EVM指標的指標的定義：定義： 設接收機在一個時隙設接收機在一個時隙T內(nèi)的輸出波形為內(nèi)的輸出波形為V(t),0tT，而理想輸出波形應為而理想輸出波形應為S(t)，0t29dB射頻技術射頻技術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功率為-104dBm，阻塞點頻信號功率為-46dBm（偏離10MHz）以及阻塞譜信號為-46dBm（偏離20MHz）時，誤碼率小于0.001。該指標對接收機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帶外阻塞指標決定了接收機抵御其他系統(tǒng)干擾的能力，它決定于接收機的預選濾波器特性。LO

13、相位噪聲的相互混頻也會影響其阻塞效果。故帶外阻塞指標主要由鏈路的線性、濾波特性和本振的相位噪聲共同影響。射頻技術射頻技術SKLMMW 在有強干擾時，本振對相噪對信號的影響在有強干擾時，本振對相噪對信號的影響協(xié)議中討論雙音阻塞指標時提到在偏離信號協(xié)議中討論雙音阻塞指標時提到在偏離信號10MHz處存在點頻處存在點頻信號信號-46dBm，此時信號電平為，此時信號電平為-114dBm。則有倒易混頻公式，。則有倒易混頻公式，容易計算出本振在偏離中心容易計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，時，相位噪聲應低于相位噪聲應低于-125dBc/Hz。射頻技術射頻技術SK

14、LMMW WCDMA接收機阻塞模板接收機阻塞模板射頻技術射頻技術SKLMMW V.WCDMAV.WCDMA終端射頻接收機指標終端射頻接收機指標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)射頻技術射頻技術SKLMMW VI

15、.WCDMAVI.WCDMA終端射頻發(fā)射機指標終端射頻發(fā)射機指標最大發(fā)射功率：30dBm;最小發(fā)射功率：-30dBm;功率控制動態(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：射頻技術射頻技術SKLMMW 一種簡單鏈路預算方法一種簡單鏈路預算方法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-基礎與應用基礎與應用 （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射頻技術SKLMMW 一個實例一個實例- -衛(wèi)星鏈路預算衛(wèi)星鏈路預算射頻技術射頻技術SKLMMW 射頻技術射頻技術SKLMMW WCDMA/GSM射頻單元典型芯片射頻技術射頻技術SKLMMW WCDMA/GSM雙頻雙模手機射頻單元參考設計方案射頻技術射頻技術SKLMMW WCDMA/GSM雙頻雙模手機射頻單元參考設計方案射頻技術射頻技術SKLMMW 射頻技術射頻技術SKLMMW GSM+WCDMA GSM+WCDMA 手機射頻詳細功能框圖手機射頻詳細功能框圖射頻技術射頻技術SKLMMW WCDMA/GSM雙頻雙模手機射頻單元參考設計方案雙頻雙模手機射頻單元參考設計方案射頻技術射頻技術SKLMMW 課堂作業(yè)課堂作業(yè)n試分配各項參數(shù)如下：試分配各項參數(shù)如下：nEIRP設為設為 45dBm。Gr = 30dB。 對于對于4QAM或或QPSK方方式式, (Eb/n0)req =10.5dB（BER=1e-6）, R=76.2