無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的分析與設(shè)計

張云發(fā)

【摘要】 無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)是通信系統(tǒng)的前端部分，也是通信系統(tǒng)正常運作的基礎(chǔ)，如果收發(fā)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不暢，將會影響人們的通信效果，所以加強對無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化有著重要作用。實際情況中，我國通信系統(tǒng)雖然有了較大發(fā)展，各項技術(shù)也不斷進(jìn)步，但是在無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)方面，依舊存在較多問題。在對無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，需考慮到多方面的要素，有效提高收發(fā)質(zhì)量。本文主要對無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析，提出了一些建議。

【關(guān)鍵詞】 射頻接收機(jī) 射頻發(fā)射機(jī) 通信

射頻屬于一種電磁波，可進(jìn)行空間輻射，相應(yīng)的射頻信號則為頻率較高的無線電信號，經(jīng)高頻電流調(diào)制后形成，是無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵要素。在無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)中，射頻模塊主要對寬帶的高頻模擬信號進(jìn)行處理，相應(yīng)的基帶則對頻率較低的模擬信號進(jìn)行處理，這樣能夠較好提高信號的傳輸質(zhì)量。

所以基于無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的重要性，技術(shù)人員需依據(jù)射頻收發(fā)系統(tǒng)的工作原理合理進(jìn)行設(shè)計，有效提高通信質(zhì)量。

一、射頻收發(fā)系統(tǒng)工作原理分析

射頻收發(fā)系統(tǒng)主要包括射頻發(fā)射機(jī)、射頻接收機(jī)。在射頻發(fā)射機(jī)方面，其功能主要是以調(diào)制功率、變頻、濾波為基礎(chǔ)，對低頻基帶信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成相應(yīng)的高頻射頻。射頻發(fā)射機(jī)由多個部分構(gòu)成，包括濾波器、調(diào)制器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、放大器、天線、混頻器等設(shè)備。調(diào)制器的調(diào)制方式主要為數(shù)字調(diào)制、模擬調(diào)制，主要將低頻信號向高頻段傳播。本振器主要將頻率向混頻器傳送，由數(shù)字分頻、鎖相環(huán)電路及鑒相器組成。濾波器類型較多，主要分為信道選擇濾波器、鏡像抑制濾波器、射頻濾波器，其作用是對有效信號和干擾信號進(jìn)行過濾。

混頻器是一種頻率調(diào)制器，主要起到變頻作用，其能夠維持原載頻已調(diào)信號的調(diào)制方式，對已調(diào)低頻基帶信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成相應(yīng)的高頻射頻信號。放大器主要包括IF、RF信號幅度放大器、功率放大器，幅度放大器可對信號進(jìn)行增大和降低處理，之后再由功率放大器進(jìn)行放大處理，然后傳送至天線進(jìn)行發(fā)射。射頻發(fā)射機(jī)相應(yīng)的指標(biāo)較多，包括頻率穩(wěn)定度、輸出功率、頻率及相位誤差、鄰道泄露功率比、矢量幅度誤差等指標(biāo)。

在射頻接收機(jī)方面，其主要接受由發(fā)射機(jī)傳送而來的射頻信號，通過變頻處理形成低頻信號，而且解調(diào)相應(yīng)的有效信息。射頻接收機(jī)主要處于無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)前端，如果射頻接收機(jī)的性能不足、接收質(zhì)量差，將直接影響到無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正常運作。

天線在接收到相應(yīng)的射頻信號后，會將其向LNA進(jìn)行傳送，進(jìn)行放大處理，之后在變頻作用下向低頻基帶信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并對信號進(jìn)行幅度放大和解調(diào)；待ADC向數(shù)字信號轉(zhuǎn)變后，通過DSP進(jìn)行處理。射頻接收機(jī)相應(yīng)的指標(biāo)主要包括噪聲系數(shù)、動態(tài)范圍、接收靈敏度無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的信息轉(zhuǎn)換主要通過調(diào)制、解調(diào)進(jìn)行，能夠?qū)⑿盘栟D(zhuǎn)變?yōu)檫m宜的傳輸信號，這樣能夠?qū)π盘栒加玫膸掃M(jìn)行改變，實現(xiàn)信道的復(fù)用，進(jìn)而提高無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。

二、無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計分析

在對無線射頻收發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，需以射頻發(fā)射機(jī)、射頻接收機(jī)的相關(guān)原理為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮出無線通信技術(shù)和射頻技術(shù)的作用，確保系統(tǒng)具有良好的性能及穩(wěn)定性，這樣才能更好滿足相應(yīng)的通信需求。我們想要了解無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)模型。

需對相關(guān)設(shè)備的工作原理進(jìn)行分析，通過分析可知射頻接收機(jī)屬于一種超外差結(jié)構(gòu)，在兩次變頻的作用下，設(shè)定信號的RF頻段變?yōu)?.5GHZ，射頻則為100MHZ。在濾波器的作用下，低噪聲放大器會對信號進(jìn)行處理，之后再與經(jīng)放大處理后的本振混頻變頻道中頻2.5HZ、100MHZ共同由IO解調(diào)后進(jìn)入ADC。

射頻發(fā)射機(jī)屬于一種直接變頻結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的調(diào)制處理主要由PA完成，之后在通過天線進(jìn)行發(fā)射。在無線射頻收發(fā)系統(tǒng)中，晶振為10MHZ、輸入電壓為3V、輸出電壓為0.8V、頻率為2.5PPM；本振一級輸出頻率為PLL1、耳機(jī)輸出頻率為PLL2，相應(yīng)的插損為0.54dB。由此可計算出無限射頻接收機(jī)、發(fā)射機(jī)增益為GRXmax=93.95dBm、GRXmin=33.95dBm；GTXmax=29.2dBm、GTXmin=31.3dBm；無線射頻接收機(jī)的噪聲系數(shù)為NFRX=3.41dB、IIP3.RX為-14Bm。經(jīng)發(fā)射機(jī)增益、泄露等測試，所設(shè)計的無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運作，工作性能較為理想。

三、結(jié)論

隨著信息技術(shù)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無線通信技術(shù)、射頻技術(shù)在社會生活中得到了廣泛應(yīng)用，人們對通信質(zhì)量也提出了更高的要求，在這種情況下，只有不斷改進(jìn)、創(chuàng)新相應(yīng)設(shè)備，才能更好提高通信質(zhì)量。

在對無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，技術(shù)人員需對系統(tǒng)的工作原理、性能進(jìn)行明確，做好相應(yīng)的測試工作，滿足相應(yīng)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)后才可推廣使用。

參 考 文 獻(xiàn)

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

[2] 張勝. 寬帶無線通信系統(tǒng)射頻收發(fā)前端研究[D]. 杭州電子科技大學(xué) 2011