射频技术射频链路课件.pptx
射频技术,射频链路,1,分贝的概念,分贝(dB)功率（dBm）,2,IL=0.5 or 3dB,Gain=200 or 23dB,增益与衰减(dB),3,4,典型收/发机原理框图,5,典型收/发机原理框图,直接调制发射机原理框图超外差发射接收机原理框图数字中频发射机原理框图零中频射频接收机原理框图超外差射频接收机原理框图数字中频接收机原理框图,6,(I)直接调制发射机原理框图,优点：结构简单，器件少，成本低；缺点：I/Q相位的幅度和相位平衡不易调节，易造成 较大的载波泄漏和边带泄漏,7,(II)超外差发射机原理框图,优点：低频调制器具有更好的幅频特性；功放和本振有 很好的隔离；易获得高性能。缺点：所需元件多，发射机的结构复杂、噪声及失真源 多、体积、功耗和成本增加。,8,(III)数字中频发射机原理图,优点：调制精度高，射频电路设计简单；缺点：对基带要求较高，目前成本较高，功耗大。,9,(IV)超外差射频接收机原理框图,10,(V)零中频射频接收机原理框图,11,(VI)数字中频接收机原理框图,12,射频电路的典型单元,13,射频电路的典型单元,WCDMA移动终端收发信机框图超外差发射机原理框图低噪声放大器混频器频率合成器WCDMA功率放大器,14,I.WCDMA移动终端收发信机框图,15,II.低噪声放大器,噪声系数 描述一个系统（如接收机）内部噪声大小，可以用噪声系数（Noise Factor）F来表示，或(NF) .,由于接收机内部噪声的加入，会使得输出端的信号噪声比降低，所以噪声系数值一定大于，而噪声指数NF值则大于0dB,16,17,噪声系数级连公式,18,III.混频器,19,混频器频谱分析,20,射频电路镜频抑制,21,典型混频器的指标,22,混频器的非线性失真,23,IV.频率合成器,频率合成器在通信系统中的应用,24,锁相式频率合成器原理框图,25,频率合成器的相位噪声,26,27,V.WCDMA功率放大器,功率放大器是现代通信系统中非常重要的组成部分。 收发端的线性放大和频率变换是保证能够正确解调数字调制信号的必要条件。现在通信系统均采用了如PSK,64QAM等高阶线性调制技术，这些调制方法对功放的非线性特性非常敏感，因而对放大器有更高的线性要求，以避免对邻近信道的干扰，保证调制的窄带特性。设计具有高度线性的宽带功率放大器显得十分必要。各类放大器的不同线性特征 A类放大器具有最好的线性，但效率过低。A类放大器的偏置使其工作在线性区域的中间部分，RF信号不可能超出到非线性区域。但由于其效率低下，A类放大器一般避免使用。此外还有AB类，B类，C类偏置放大器，这些放大器通过使放大器工作在更接近截止电流的工作点上达到较高的效率。,28,功放的非线性-理想线性特性,时域传输特性,PA,Pin,Pout,频域传输特性,29,非线性放大器典型现象,非线性功率放大器,PA,增益压缩,单频响应特性,30,双频响应特性,31,功放非线性-导致频谱扩展,32,线性化-功率回退法,33,线性化-负反馈法,34,线性化-预失真法,射频预失真,基带预失真,35,线性化-前馈法,36,功放实物,37,射频电路的典型性能,38,射频电路的典型性能,调制、解调精度接收机灵敏度邻道选择性阻塞特性分析WCDMA终端射频接收机指标WCDMA终端射频发射机指标,39,I.调制、解调精度,在无线通信系统中，通常用矢量调制误差（EVM）来表征调制器和解调器的精度。,矢量调制误差（EVM）是衡量接收机解调特性的一个重要指标。WCDMA终端技术协议给出了EVM指标的定义： 设接收机在一个时隙T内的输出波形为V(t),0tT，而理想输出波形应为S(t)，0tT，则EVM可表示为,40,影响接收机EVM指标的主要因素有,正交解调器移相误差，即I、Q相位不平衡；正交解调器幅度误差，即I、Q幅度不平衡；通道滤波器幅频特性失真；通道滤波器相频特性失真；本振相位噪声的影响；非线性产物的影响；,41,42,43,44,增益误差导致EVM恶化,45,II.接收机灵敏度指标分析：,灵敏度是衡量接收机在一定条件下能够接收弱信号的能力。 灵敏度与诸多因素有关。例如，在不同的误码率、信噪比等条件及不同的接收环境（静态、多径信道模型）情况下灵敏度概念和数值可能各不相同。 射频接收机的灵敏度主要由噪声系数、解调精度和接口匹配决定。,46,解调门限,*分辨率带宽取3.84MHz（在5MHz带宽之下），Gp 扩频增益。,47,接收灵敏度示意图,48,根据通信行业标准YD/T 1484.6-2013无线终端空间射频辐射功率和接收机性能测量方法第6部分：LTE无线终端规定，总全向辐射灵敏度的平均值最大不能超过-88dBm，总全向辐射功率的平均值最小不能低于16.5dBm。,GSM： SNR9dB BER2.44%, 102dBm.,-引自消费者报道网站,4G.,49,III.邻道选择性,中频声表面波滤波器的邻道抑制29dB,50,IV.阻塞特性分析,带内阻塞-指在有用信号功率为-104dBm，阻塞点频信号功率为-46dBm（偏离10MHz）以及阻塞谱信号为-46dBm（偏离20MHz）时，误码率小于0.001。该指标对接收机前端的非线性和射频本振（RF LO）的相位噪声都提出了较高的要求。带外阻塞-指标决定了接收机抵御其他系统干扰的能力，它决定于接收机的预选滤波器特性。LO相位噪声的相互混频也会影响其阻塞效果。带外阻塞指标主要由链路的线性、滤波特性和本振的相位噪声共同影响。,51,在有强干扰时，本振相噪对信号的影响,协议中讨论双音阻塞指标时提到在偏离信号10MHz处存在点频信号-46dBm，此时信号电平为-114dBm。则有倒易混频公式，可以计算出本振在偏离中心10MHz处，分辨率带宽取3.84MHz时，相位噪声应低于-125dBc/Hz。,52,WCDMA接收机阻塞模板,53,V.WCDMA终端射频接收机指标,接收灵敏度：-125dBm；邻道选择性：-93dBm(SF=128、BER=0.001、 -41dBm5MHz）；阻塞特性：-104dBm（SF=128、BER=0.001、 点频-46dBm10MHz、谱-46dBm20MHz）相位噪声 ：-130dBc/Hz1MHz (RF LO)； -100dBc/Hz100kHz(IF LO)；I/Q输出阻抗幅度：600mV(高阻),54,VI.WCDMA终端射频发射机指标,最大发射功率：30dBm;最小发射功率：-30dBm;功率控制动态范围：50dB；占用带宽：5MHz；矢量误差幅度（EVM）：17.5%；邻道泄露功率比（ACLR）：45dB(5MHz)； 50dB(10MHz)带外辐射特性：,55,一种简单链路预算方法,.201数字通信-基础与应用 （二版）B. Skalar,链路余量与可用率,56,一个实例-卫星链路预算,57,58,WCDMA/GSM射频单元典型芯片,59,WCDMA/GSM双频双模手机射频单元参考设计方案,60,WCDMA/GSM双频双模手机射频单元参考设计方案,61,62,GSM+WCDMA 手机射频详细功能框图,63,WCDMA/GSM双频双模手机射频单元参考设计方案,64,课堂作业,试分配各项参数如下：EIRP设为 45dBm。Gr = 30dB。 对于4QAM或QPSK方式, (Eb/n0)req =10.5dB（BER=1e-6）, R=76.2dB（即在28MHz带内具有42Mbits/s的信号码率，频带效率1.5bits/s，升余滚降系数0.33)。k= -198.6dBm/k-Hz, Ls=134.4dB(5km, 25GHz), L0暂不考虑。, T0=27.1dBK（即509K，其中天线噪声温度取150K, 接收机噪声系数3.5dB或噪声温度359K）。 计算由上述指标得到的链路备余量。参考p55,65,
