【摘 要】隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我們已經(jīng)悄然步入信息時代，現(xiàn)代社會信息對于我們生活的影響已經(jīng)越來越重要，寬帶無線通信系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，本文針對寬帶無線通信系統(tǒng)射頻收發(fā)前端進行了探討和研究。

【關(guān)鍵詞】無線寬帶 射頻 收發(fā)前端

射頻又簡稱為RF，是一種能夠進行空間輻射的電磁波，而射頻信號則是一種通過高頻電流進行調(diào)制以后的電信號，是無線電信號中頻率較高的一種信號。隨著無線通信在人們生活各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，射頻技術(shù)也有著不可替代的作用。為了能夠使信息傳輸質(zhì)量更高，在移動通信射頻收發(fā)系統(tǒng)中，射頻模塊處理寬帶高頻模擬信號，基帶部分則處理頻率低的模擬和數(shù)字信號。本文通過對無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)進行設(shè)計，根據(jù)射頻收發(fā)系統(tǒng)的工作原理，并對整個無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)進行技術(shù)指標測試。

一、寬帶無線通信系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由基帶處理單元，中頻處理單元，射頻單元，協(xié)議與控制4 大部分組成。

（一） 基帶處理單元

完成數(shù)據(jù)信道編碼解碼處理、CCK 調(diào)制解調(diào)、同步時鐘提取，系統(tǒng)同步控制與處理等。

（二） 中頻處理單元

通過上、下變頻，完成射頻與中頻的轉(zhuǎn)換，并完成數(shù)模及模數(shù)轉(zhuǎn)換。

（三） 射頻單元

發(fā)送端將話音、數(shù)據(jù)、圖像信號調(diào)制在發(fā)射射頻信號上，經(jīng)濾波、放大、功放送天線發(fā)射；接收端接收射頻信號，經(jīng)放大、濾波和變頻后，輸出固定的中頻信號到中頻處理模塊。

（四） 協(xié)議與控制單元

TDMA/TDD 協(xié)議控制、數(shù)據(jù)組幀與完整性檢測處理，提供圖像，語音，數(shù)據(jù)等的接口，以便進入處理單元。

二、無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計

無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)由射頻收發(fā)系統(tǒng)工作原理我們可以得知，接收機為超外差結(jié)構(gòu)，信號在經(jīng)過2次下變頻以后，RF頻段為3.5GHZ，射頻為100MHZ，當信號路過濾波器以后，通過低噪聲放大器等進行處理，并與本振混頻變頻道中頻2.5GHZ、100MHZ，放大處理后由IQ解調(diào)進入ADC；而發(fā)射機為直接變頻結(jié)構(gòu)，信號只需要通過1次上變頻，由過濾器放大IQ調(diào)制，并發(fā)射射頻線路，通過濾波器由PA調(diào)制，隨后進行開關(guān)和天線發(fā)射。其中，所有晶振為10MHZ，頻率為2.5PPM，輸入和輸出電壓分別為3V、0.8V，本振一、二級輸出頻率為：PLL1和PLL2，巴倫插損為0.54dB。因此，通過計算得出無線射頻接收機和發(fā)射機的增益為：RXmax G = 9 3 . 9 6 dBm、RXmin G = 3 3 . 9 6 dBm； max GTX = 2 9 . 1 dBm、min GTX =-31.5dBm，無線射頻接收機噪聲系數(shù)為： RX NF =3.42dB，IIP3，RX=-15dBm。

三、射頻收發(fā)系統(tǒng)的工作原理

（一）射頻發(fā)射機的工作原理

無線射頻發(fā)射機主要是通過調(diào)制和放大功率，以及上變頻和濾波將低頻基帶信號轉(zhuǎn)換成高頻射頻的一個處理過程。該系統(tǒng)由天線、調(diào)制器、本振器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、濾波器，以及放大器和混頻器等構(gòu)成。其中，調(diào)制器的調(diào)制過程由低頻信號轉(zhuǎn)移至高頻段進行傳播，調(diào)制的方式為模擬和數(shù)字調(diào)制；本振器主要由數(shù)字分頻和鑒相器，以及鎖相環(huán)等電路構(gòu)成。通過將頻率送至混頻器，并與濾波器送至的頻率相乘由后級進行處理；DAC主要完成數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成為模擬信號的一個處理過程，一般由電阻網(wǎng)絡(luò)和基準電源、模擬開關(guān)和運算放大器等構(gòu)成；濾波器主要用于過濾有效信號和過濾其它干擾等信號，根據(jù)功能在無線射頻發(fā)射機中涉及信道選擇濾波器和射頻濾波器，以及鏡像抑制濾波器等；混頻器主要用于變頻，屬于一種頻率調(diào)制器，以保持原載頻已調(diào)信號調(diào)制方式，將已調(diào)低頻基帶信號轉(zhuǎn)換成已調(diào)高頻射頻信號；在無線通信射頻發(fā)射機中，放大器涉及IF和RF信號幅度放大和功率放大器。通過幅度放大器增大或降低信號后，再通過功率放大器將信號功率放大后才能加載至天線進行發(fā)射。其常見指標涉及輸出功率、頻率穩(wěn)定度、鄰道泄露功率比、頻率和相位誤差、頻譜純度、矢量幅度誤差等。

（二）射頻接收機的工作原理

射頻接收機主要通過對發(fā)射機傳送的射頻信號進行接收以后，下變頻至低頻信號進行有效信息的解調(diào)。該射頻接收機處于無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的前端，因此，射頻接收機性能的好壞和結(jié)構(gòu)是否合理直接對無線射頻收發(fā)系統(tǒng)造成影響。當天線接收空間將射頻信號傳送至LNA放大，并通過變頻操作轉(zhuǎn)換為低頻基帶信號進行有效信號解調(diào)和幅度的放大，最后模擬信號在ADC轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號以后，由DSP處理或由后端設(shè)備進行處理。其常見指標涉及接收靈敏度、噪聲系數(shù)、鄰信道選擇性、動態(tài)范圍等。在無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)中，信息的變換主要通過調(diào)制和解調(diào)來完成，而調(diào)制和解調(diào)的目的主要是為了將信號變換成合適的傳輸信號，以實現(xiàn)信道復(fù)用、改變被信號占用的帶寬，以及改善整個系統(tǒng)的性能等。

四、設(shè)計思路及實現(xiàn)方案

本文采用超外差模式實現(xiàn)收發(fā)機RF前端，接收與發(fā)射采用TDD模式切換，通過兩次變頻達到所需頻段，收發(fā)射頻信號頻段為325MHz～355MHz，信道帶寬8MHz，中頻為10MHz。

（一）PLL設(shè)計

射頻本振采用AD I公司的ADF4360系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品片內(nèi)集成VCO，且具有較低的相位噪聲，圖2為ADF4360鎖相環(huán)電路圖，電路中采用高穩(wěn)定性的晶振，可以利用晶振諧波實現(xiàn)二次混頻本振信號。

（二） 收發(fā)信道設(shè)計

接收信道設(shè)計需要保證噪聲、增益、靈敏度、臨道抑制滿足系統(tǒng)要求。根據(jù)噪聲級聯(lián)公式可知，信道噪聲主要決定于系統(tǒng)前端，為了使接收機的總噪聲系數(shù)小，要求前級的噪聲系數(shù)小、增益高。發(fā)射信道采用高線性的混頻器和放大器達到高線性度，采用數(shù)控衰減器調(diào)整增益范圍，在實際應(yīng)用中，為達到遠距離發(fā)射，可以外接大功率放大器。

隨著人們生活水平的不斷提高，無線通信技術(shù)和射頻技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對無線通信的要求也將越來越高。完成一個無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計，系統(tǒng)的性能和結(jié)構(gòu)是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，我們要加強寬帶無線通信系統(tǒng)射頻收發(fā)前端研究。

參考文獻：

[1]舒浩.新一代無線通信射頻收發(fā)機系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2011年.

[2]韓科鋒.應(yīng)用于2G/3G移動通信的多模發(fā)射機芯片的研究[D].復(fù)旦大學(xué)，2011年

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