射頻技術(shù)射頻鏈路PPT課件

1、IL=0.5 or 3dBGain=200 or 23dB增益與衰減(dB)第1頁/共56頁 321321LLLGGGGTTINOUTGPP 3981Wor ,66 32323230 321dBmdBdBdBdBdBmLGGGPPINOUT WmWLGGGPPINOUT400022002002001321 第2頁/共56頁幾路典型收幾路典型收/ /發(fā)機原理框圖發(fā)機原理框圖第3頁/共56頁 直接調(diào)制發(fā)射機原理框圖 超外差發(fā)射接收機原理框圖 數(shù)字中頻發(fā)射機原理框圖 超外差射頻接收機原理框圖 零中頻射頻接收機原理框圖 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)機原理框圖第4頁/共

2、56頁(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(gòu)簡單，器件少，成本低；優(yōu)點：結(jié)構(gòu)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第5頁/共56頁(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

3、耗和成本。體積、功耗和成本。第6頁/共56頁(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。第7頁/共56頁(IV)(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第8頁/共56頁(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第9頁/共56頁(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L

4、OBPFBPFAMP混頻器混頻器第10頁/共56頁射頻電路的典型單元射頻電路的典型單元第11頁/共56頁 WCDMA移動終端收發(fā)信機框圖超外差發(fā)射機原理框圖 低噪聲放大器 混頻器 頻率合成器 WCDMA功率放大器射頻電路的典型單元射頻電路的典型單元第12頁/共56頁I.WCDMAI.WCDMA移動終端收發(fā)信機框圖移動終端收發(fā)信機框圖第13頁/共56頁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，可以用噪聲系數(shù)（NoiseFactor）F來表示，或者取其對數(shù)值，變成噪聲指數(shù)（NoiseFigure）。 由于接收機內(nèi)部噪聲的加入，會使得輸出端的信號噪聲比降低，所以噪聲系

5、數(shù)值一定大于，而噪聲指數(shù)NF值則大于0dB 第14頁/共56頁輸出端信噪比輸入端信噪比 nosonisiFPPPPNnosonisiFPPPPdBNlg10)( 第15頁/共56頁噪聲系數(shù)級連公式噪聲系數(shù)級連公式cascadecascadeiicascadeFNFGGGFGGFGFFFlog10111121213121 ceiverRFceiverRFiBPFLNABPFiBPFLNABPFMIXERLNABPFBPFBPFLNABPFceiverRFFNFGGGGFGGGFGGFGFFFReRe1222Relog101111 第16頁/共56頁III.III.混頻器混頻器第17頁/共56頁混

6、頻器頻譜分析混頻器頻譜分析第18頁/共56頁射頻電路鏡頻抑制射頻電路鏡頻抑制第19頁/共56頁典型混頻器的指標典型混頻器的指標第20頁/共56頁混頻器的非線性失真混頻器的非線性失真第21頁/共56頁IV.IV.頻率合成器頻率合成器頻率合成器在通信系統(tǒng)中的應用第22頁/共56頁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 第23頁/共56頁頻率合成器的相位噪聲頻率合成器的相位噪聲第24頁/共56頁 第25頁/共56頁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

7、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(shù)，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。 第26頁/共56頁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

8、線性放大器PAPinPout0f0ffAAK1)(tei)(teof第27頁/共56頁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0ffA0f02 f03 f04 f0f)(teo第28頁/共56頁12輸入輸入122121221323212122輸出輸出第29頁/共56頁功放非線性功放非線性- -導致頻譜擴展導致頻譜擴展第30頁/共56頁線性化線性化- -功率回退法功率回退法-8-6-4-202468101214161820221dB compression point2.420.2519.25output pow

9、er (dBm)input power (dBm)第31頁/共56頁線性化線性化- -負反饋法負反饋法第32頁/共56頁線性化線性化- -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第33頁/共56頁線性化線性化- -前饋法前饋法第34頁/共56頁射頻電路的典型性能射頻電路的典型性能第35頁/共56頁 調(diào)制、解調(diào)精度 接收機靈敏度 鄰道選擇性 阻塞特性分析 WCDMA終端射頻接收機指標 WCDMA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第36頁/共56頁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（EVM）來表征調(diào)制器和解調(diào)器的精度。 2

10、0220( )TTV tS tdtEVMVt dt 矢量調(diào)制誤差（EVM）是衡量接收機解調(diào)特性的一個重要指標。WCDMA終端技術(shù)協(xié)議給出了EVM指標的定義： 設接收機在一個時隙T內(nèi)的輸出波形為V(t),0tT，而理想輸出波形應為S(t)，0t29dB第46頁/共56頁IV.IV.阻塞特性分析阻塞特性分析 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。 帶外阻塞指標決定了接收機抵御其他系統(tǒng)干擾的能力，

11、它決定于接收機的預選濾波器特性。LO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。第47頁/共56頁在有強干擾時，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/H

12、z。第48頁/共56頁WCDMA接收機阻塞模板接收機阻塞模板第49頁/共56頁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：-125dBm；鄰道選擇性：-93dBm(SF=128、BER=0.001、 -41dBm5MHz）；阻塞特性：-104dBm（SF=128、BER=0.001、 點頻-46dBm10MHz、譜-46dBm20MHz）相位噪聲 ：-130dBc/Hz1MHz (RF LO)； -100dBc/Hz100kHz(IF LO)；I/Q輸出阻抗幅度：600mV(高阻)第50頁/共56頁VI.WCDMAVI.WCDMA終端射頻發(fā)射機指標終端射頻發(fā)射機

13、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：第51頁/共56頁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(chǔ)與應用基礎(chǔ)與應用 （二版）（二版）B. Skalar鏈路余量與可用率鏈路余量與可用率第52頁/共56頁一個實例-衛(wèi)星鏈路預算第53頁/共56頁第54頁/共56頁課堂作業(yè) 試分配各項參數(shù)如下： EIRP設為 45dBm。Gr = 30dB。 對于4QAM或QPSK方式, (Eb/n0)req =10.5dB（BER=1e-6）, R=76.2