射頻技術(shù)射頻鏈路課件

射頻技術(shù)———射頻鏈路1射頻技術(shù)———射頻鏈路1分貝的概念分貝(dB)功率（dBm）2分貝的概念分貝(dB)2IL=0.5or3dBGain=200or23dB增益與衰減(dB)3IL=0.5or3dBGain=200or23dB增44典型收/發(fā)機(jī)原理框圖5典型收/發(fā)機(jī)原理框圖5典型收/發(fā)機(jī)原理框圖直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖超外差發(fā)射接收機(jī)原理框圖數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)原理框圖零中頻射頻接收機(jī)原理框圖超外差射頻接收機(jī)原理框圖數(shù)字中頻接收機(jī)原理框圖6典型收/發(fā)機(jī)原理框圖直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖6(I)直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，器件少，成本低；缺點(diǎn)：I/Q相位的幅度和相位平衡不易調(diào)節(jié)，易造成較大的載波泄漏和邊帶泄漏7(I)直接調(diào)制發(fā)射機(jī)原理框圖優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，器件少，成本低；(II)超外差發(fā)射機(jī)原理框圖優(yōu)點(diǎn)：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；易獲得高性能。缺點(diǎn)：所需元件多，發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪聲及失真源

多、體積、功耗和成本增加。8(II)超外差發(fā)射機(jī)原理框圖優(yōu)點(diǎn)：低頻調(diào)制器具有更好的幅頻特(III)數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)原理圖優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制精度高，射頻電路設(shè)計(jì)簡單；缺點(diǎn)：對基帶要求較高，目前成本較高，功耗大。9(III)數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)原理圖優(yōu)點(diǎn)：調(diào)制精度高，射頻電路設(shè)計(jì)(IV)超外差射頻接收機(jī)原理框圖10(IV)超外差射頻接收機(jī)原理框圖10(V)零中頻射頻接收機(jī)原理框圖11(V)零中頻射頻接收機(jī)原理框圖11(VI)數(shù)字中頻接收機(jī)原理框圖12(VI)數(shù)字中頻接收機(jī)原理框圖12射頻電路的典型單元13射頻電路的典型單元13射頻電路的典型單元WCDMA移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)框圖超外差發(fā)射機(jī)原理框圖低噪聲放大器混頻器頻率合成器WCDMA功率放大器14射頻電路的典型單元WCDMA移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)框圖超外差發(fā)射機(jī)I.WCDMA移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)框圖15I.WCDMA移動(dòng)終端收發(fā)信機(jī)框圖15II.低噪聲放大器

噪聲系數(shù)描述一個(gè)系統(tǒng)（如接收機(jī)）內(nèi)部噪聲大小，可以用噪聲系數(shù)（NoiseFactor）F來表示，或(NF).由于接收機(jī)內(nèi)部噪聲的加入，會(huì)使得輸出端的信號噪聲比降低，所以噪聲系數(shù)Ｆ值一定大于１，而噪聲指數(shù)NF值則大于0dB16II.低噪聲放大器噪聲系數(shù)由于接收機(jī)內(nèi)部噪1717噪聲系數(shù)級連公式18噪聲系數(shù)級連公式18III.混頻器19III.混頻器19混頻器頻譜分析20混頻器頻譜分析20射頻電路鏡頻抑制21射頻電路鏡頻抑制21典型混頻器的指標(biāo)22典型混頻器的指標(biāo)22混頻器的非線性失真23混頻器的非線性失真23IV.頻率合成器頻率合成器在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用24IV.頻率合成器頻率合成器在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用24鎖相式頻率合成器原理框圖25鎖相式頻率合成器原理框圖25頻率合成器的相位噪聲26頻率合成器的相位噪聲26

2727V.WCDMA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。現(xiàn)在通信系統(tǒng)均采用了如PSK,64QAM等高階線性調(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(shè)計(jì)具有高度線性的寬帶功率放大器顯得十分必要。各類放大器的不同線性特征

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(diǎn)上達(dá)到較高的效率。28V.WCDMA功率放大器功率放大器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中非常重要的功放的非線性-理想線性特性時(shí)域傳輸特性PAPinPout頻域傳輸特性29功放的非線性-理想線性特性時(shí)域傳輸特性PAPinPout頻域非線性放大器典型現(xiàn)象非線性功率放大器PA增益壓縮PinPout單頻響應(yīng)特性30非線性放大器典型現(xiàn)象非線性功率放大器PA增益壓縮PinPou輸入輸出雙頻響應(yīng)特性31輸入輸出雙頻響應(yīng)特性31功放非線性-導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展32功放非線性-導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展32線性化-功率回退法33線性化-功率回退法33線性化-負(fù)反饋法34線性化-負(fù)反饋法34線性化-預(yù)失真法射頻預(yù)失真基帶預(yù)失真35線性化-預(yù)失真法射頻預(yù)失真基帶預(yù)失真35線性化-前饋法36線性化-前饋法36功放實(shí)物37功放實(shí)物37射頻電路的典型性能38射頻電路的典型性能38射頻電路的典型性能調(diào)制、解調(diào)精度接收機(jī)靈敏度鄰道選擇性阻塞特性分析WCDMA終端射頻接收機(jī)指標(biāo)WCDMA終端射頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)39射頻電路的典型性能調(diào)制、解調(diào)精度39I.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。矢量調(diào)制誤差（EVM）是衡量接收機(jī)解調(diào)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。WCDMA終端技術(shù)協(xié)議給出了EVM指標(biāo)的定義：

設(shè)接收機(jī)在一個(gè)時(shí)隙T內(nèi)的輸出波形為V(t),0<t<T，而理想輸出波形應(yīng)為S(t)，0<t<T，則EVM可表示為40I.調(diào)制、解調(diào)精度在無線通信系統(tǒng)中影響接收機(jī)EVM指標(biāo)的主要因素有正交解調(diào)器移相誤差，即I、Q相位不平衡；正交解調(diào)器幅度誤差，即I、Q幅度不平衡；通道濾波器幅頻特性失真；通道濾波器相頻特性失真；本振相位噪聲的影響；非線性產(chǎn)物的影響；41影響接收機(jī)EVM指標(biāo)的主要因素有正交解調(diào)器移相誤差，即I、Q424243434444增益誤差導(dǎo)致EVM惡化45增益誤差導(dǎo)致EVM惡化45II.接收機(jī)靈敏度指標(biāo)分析：靈敏度是衡量接收機(jī)在一定條件下能夠接收弱信號的能力。靈敏度與諸多因素有關(guān)。例如，在不同的誤碼率、信噪比等條件及不同的接收環(huán)境（靜態(tài)、多徑信道模型）情況下靈敏度概念和數(shù)值可能各不相同。射頻接收機(jī)的靈敏度主要由噪聲系數(shù)、解調(diào)精度和接口匹配決定。

46II.接收機(jī)靈敏度指標(biāo)分析：靈敏度是衡量接收解調(diào)門限*分辨率帶寬取3.84MHz（在5MHz帶寬之下），Gp擴(kuò)頻增益。47解調(diào)門限*分辨率帶寬取3.84MHz（在5MHz帶寬之下），接收靈敏度示意圖48接收靈敏度示意圖48根據(jù)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1484.6-2013《無線終端空間射頻輻射功率和接收機(jī)性能測量方法第6部分：LTE無線終端》規(guī)定，總?cè)蜉椛潇`敏度的平均值最大不能超過-88dBm，總?cè)蜉椛涔β实钠骄底钚〔荒艿陀?6.5dBm。GSM：SNR<9dBBER<2.44%,102dBm.--引自《消費(fèi)者報(bào)道》網(wǎng)站4G.49根據(jù)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1484.6-2013《無線終端空III.鄰道選擇性射頻前段可接收的最小電平允許鄰道干擾的最大電平解調(diào)門限中頻聲表面波濾波器的鄰道抑制>29dB50III.鄰道選擇性射頻前段可允許鄰道解調(diào)門限中頻聲表面波濾波IV.阻塞特性分析帶內(nèi)阻塞--指在有用信號功率為-104dBm，阻塞點(diǎn)頻信號功率為-46dBm（偏離10MHz）以及阻塞譜信號為-46dBm（偏離20MHz）時(shí)，誤碼率小于0.001。該指標(biāo)對接收機(jī)前端的非線性和射頻本振（RFLO）的相位噪聲都提出了較高的要求。。帶外阻塞--指標(biāo)決定了接收機(jī)抵御其他系統(tǒng)干擾的能力，它決定于接收機(jī)的預(yù)選濾波器特性。LO相位噪聲的相互混頻也會(huì)影響其阻塞效果。帶外阻塞指標(biāo)主要由鏈路的線性、濾波特性和本振的相位噪聲共同影響。51IV.阻塞特性分析帶內(nèi)阻塞--指在有用信號功率為-104dB在有強(qiáng)干擾時(shí)，本振相噪對信號的影響協(xié)議中討論雙音阻塞指標(biāo)時(shí)提到在偏離信號10MHz處存在點(diǎn)頻信號-46dBm，此時(shí)信號電平為-114dBm。則有倒易混頻公式，可以計(jì)算出本振在偏離中心10MHz處，分辨率帶寬取3.84MHz時(shí)，相位噪聲應(yīng)低于-125dBc/Hz。52在有強(qiáng)干擾時(shí)，本振相噪對信號的影響協(xié)議中討論雙音阻塞指標(biāo)時(shí)提WCDMA接收機(jī)阻塞模板53WCDMA接收機(jī)阻塞模板53V.WCDMA終端射頻接收機(jī)指標(biāo)接收靈敏度：-125dBm；鄰道選擇性：-93dBm(SF=128、BER=0.001、-41dBm@5MHz）；阻塞特性：-104dBm（SF=128、BER=0.001、

點(diǎn)頻-46dBm@10MHz、譜-46dBm@20MHz）相位噪聲：-130dBc/Hz@1MHz(RFLO)；

-100dBc/Hz@100kHz(IFLO)；I/Q輸出阻抗幅度：600mV(高阻)54V.WCDMA終端射頻接收機(jī)指標(biāo)接收靈敏度：-125dBm；VI.WCDMA終端射頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)最大發(fā)射功率：30dBm;最小發(fā)射功率：-30dBm;功率控制動(dòng)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：55VI.WCDMA終端射頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)最大發(fā)射功率：30dBm;一種簡單鏈路預(yù)算方法pp.201《數(shù)字通信-基礎(chǔ)與應(yīng)用》（二版）B.Skalar鏈路余量與可用率56一種簡單鏈路預(yù)算方法pp.201《數(shù)字通信-基礎(chǔ)與應(yīng)用》（一個(gè)實(shí)例-衛(wèi)星鏈路預(yù)算57一個(gè)實(shí)例-衛(wèi)星鏈路預(yù)算575858WCDMA/GSM射頻單元典型芯片59WCDMA/GSM射頻單元典型芯片59WCDMA/GSM雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案60WCDMA/GSM雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案60WCDMA/GSM雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案61WCDMA/GSM雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案616262GSM+WCDMA手機(jī)射頻詳細(xì)功能框圖63GSM+WCDMA手機(jī)射頻詳細(xì)功能框圖63WCDMA/GSM雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案64WCDMA/GSM雙頻雙模手機(jī)射頻單元參考設(shè)計(jì)方案64課堂作業(yè)試分配各項(xiàng)參數(shù)如下：EIRP設(shè)為45dBm。Gr=30dB。對于4QAM或QPSK方式,(Eb/n0)req=10.5dB（BER=1e