电报收发信机电原理及设计实现
工作原理:如图1所示,Q1与周围元件构成了典型的考毕兹振荡器并且一直保持振荡（故在接收时有1mW左右振荡信号泄漏），信号通过82pF电容直接耦合到Q2，在发射状态下（电键按下），Q2作为C类功放，放大后的信号经0.01uF电容耦合到π型低通滤波器，然后送天线发射；在接收状态下（电键放开），Q1与周围元件构成差拍振荡器（BFO），Q2被偏置在非线性区（可以这么想，三极管无非就是背对背接着的两个二极管嘛！），将天线接收的信号与BFO的信号进行混频，混频得到的音频信号经过0.1uF电容耦合送到LM386构成的音频功率放大器，放大后的音频信号在LM386的5脚经10uF电容隔直后送耳机。电键不但控制LM386电源的通断，也切换Q2的偏置，使之工作在不同的状态下。
图1 “皮鞋”200mW微功率等幅电报收发信机电原理图
元件选择
所有电感选择色环电感，其中L3在80米波段时使用2.2uH。C6和C7在80米波段时使用820pF。三极管Q1和Q2并没有严格的规定，放大倍数在100到200之间的硅NPN三极管都能正常使用，比如，9011，9013，9018，8050，2N2222A，2N3904等，推荐Q1和Q2都使用9013或都使用2N3904。晶体需是基频晶体，7.060M 和7.042M晶体在天线都有售。建议在电路板上晶体和L3、C6、C7处使用插座，以便切换波段或频率。如为了增大发射功率，可以使用12V电源，但需将C10
增加到100u左右。
调试方法
焊接结束应检查是否存在短路，若无，加上9V叠层电池，接上耳机，不要接天线，正常情况下应该听到微小的“沙沙”声，接上天线噪音增加或者可以听到一些信号，整机电流在10mA以下。若听到很大的啸叫声或电流过大，说明电路自激，解决办法是在“SPEAKER”两端接一个103瓷片电容，若无效，再在LM386电源滤波的10uF电容两端并接一个103瓷片电容，若仍无效，在9V电源输入端并接一个103瓷片电容。至此接收应基本正常。
图2 带1W 50欧姆假负载的高频功率表电路原理图
然后接上带假负载的高频功率表（图2给出了参考电路图），短接“KEY”两端，耳机中应迅速无声，高频功率表有一定输出。发射状态下整机电流为40-100mA。发射时在旁边0.5米处放一个短波/中波收音机，检查所有的接收频率范围，除了载频和倍频外，应听不到其它由“皮鞋”产生的信号。如有其它信号（特别是啸叫声），说明存在高频自激。割开Q1和Q2之间的电源线，用100uH电感和100欧姆电阻并联后再串联进去，可有效消除高频自激。附表给出了发射和接收状态下各主要元件的直流参考电压。
本电报发射机的基本指标
电源：7V-12V（推荐9V叠层电池）
电路板：56mm x 41 mm
天线：50欧姆，不平衡式，BNC/Q9接口
本振泄漏：约1mW（50欧姆假负载上）
频率范围：7.060-7.064MHz（7.060M晶体上串联50p微调电容）
接收：
电流：小于10mA（9V供电时）
耳机：低阻耳机（推荐SONY、aiwa等高灵敏Walkman耳机）
发射：
功率：约200mW
电流：约50mA（9V供电时）
杂散（谐波）抑制：-20dB
主观评价
接收灵敏度和选择性较差，容易受广播干扰（BCI）。频率稳定度好，听SSB信号可懂度高。电路底噪小。收发切换时开关声大，容易导致发错电码。
摘要：近年来，射频(RF)无线通信技术的迅速发展增加了人们对低电压高性能射频前端的需求，无线通讯系统中的关键模块-RFIC 成为当前的研究热点，如：蜂窝式个人通信与基站、无线接入系统、卫星通信、全球卫星定位系统、无线局域网等。经过三代移动通信的发展，通信系统发展成了支持多媒体的通信系统，系统的速度更快，误码率更低。射频收发机是通信系统的前端部分，负责信号的接收和发射部分，是无线通信系统中不可缺少的一部分，它决定了通信距离和影响着通信质量通信系统的发展也带动了射频收发机的发展。本论文探讨了收发机的基本结构，射频收发机的发展，然后介绍了射频收发机的一些关键指标，然后根据重要指标计算出射频系统的主要技术指标，最后仿真整个收发机的主要技术指标。 关键词：移动通信；射频收发机；系统指标 RF transceiver system design based on wireless communication In recent years，the rapid development of radio frequency (RF) wireless communication increase the RF front-end needs of low-voltage and high-performance.The key modules-RFIC of Wireless communication systems become research focus,such as cellular personal communications and base station, wireless access systems, Satellite Communications,GPS, wireless lan,etc. After the development of three generations of mobile communications, communications system developed into a multimedia communication system and the system has faster rate and lower BER. RFtransceiver which is front of the communication system is responsible for receiving and transmitting the signal part and that is an integral part the wireless communication system. RF transceiver determines the distance of communication and affects the communication s quality. The development of communication system has also led to thedevelopment of the RF transceiver. The paper discussed transceiver's basic structure and radio frequency transceiver's development and some key indicators. Then according to these important target, it has calculated the radio frequency system's major technique target. Finally it simulated entire transceiver's major technique target. Keywords: mobile communication RF transceiver system specifications 1引言 射频是指该频率的载波功率能通过天线发射出去(反之亦然)，以交变的电磁场形式在自由空间以光速传播，碰到不同介质时传播速率发生变化，也会发生电磁波反射、折射、绕射、穿透等，引起各种损耗。在金属线传输时具有趋肤效应现象[1]。 该频率在各种无源和有源电路中R, L, C各参数反映出是分布参数。因此说所谓射频RF （Radio Frequency)是指频率较高，可用于发射无线电频率，一般常指几十到几百兆赫的频
1 前言 (2) 2 工程概况 (2) 3 正文 (2) 3.1零中频接收系统结构性能和特点 (3) 3.2基于ADS2009对零中频接收系统设计与仿真 (3) 3.3超外差接收系统结构性能和特点 (12) 3.4基于ADS2009对超外差接收系统设计与仿真 (13) 4 有关说明 (16) 5 心得体会 (18) 6 致谢 (18) 7 参考文献 (19)
射频是一种频谱介于75kHz-3000GHz之间的电波，当频谱范围介于20Hz-20kHz之间时，这种低频信号难以直接用天线发射，而是要利用无线电技术先经过转换，调制达到一定的高频范围，才可以借助无线电电波传播。射频技术实质是一种借助电磁波来传播信号的无线电技术。 无线电技术应用最早从18世纪下半段开始，随着应用领域的扩大，世界已经对频谱进行了多次分段波传播。当前，被广泛采用的频谱分段方式是由电气和电子工程师学会所规定的。随着科学技术的不断发展，射频所含频率也不断提高。到目前为止，经过两个多世纪的发展，射频技术也已经在众多领域的到应用。特别是高频电路的应用。其中在通信领域，射频识别是进步最快的重要方面。 工程概况 近年来随着无线通信技术的飞速发展，无线通信系统产品越来越普及，成为当今人类信息社会发展的重要组成部分。射频接收机位于无线通信系统的最前端，其结构和性能直接影响着整个通信系统。优化设计结构和选择合适的制造工艺，以提高系统的性能价格比，是射频工程师追求的方向。由于零中频接收机具有体积小、成本低和易于单片集成的特点，已成为射频接收机中极具竞争力的一种结构，在无线通信领域中受到广泛的关注。本文在介绍超外差结构和零中频结构性能和特点的基础上，对超外差结构和零中频结构进行设计与仿真。 正文 下面设计一个接收机系统，使用行为级的功能模块实现收信机的系统级仿真。
1．简述 专用高频收发信机一般为单频制。即发信和收信为同一频率信号，且能够自发自收。线路对端的收发信机与本侧收发信机型号、频率完全相同。因此，本侧的收发信机除能够自发自收外，也能够接收对端的信号。 发信部分包括：晶体振荡、前置放大、功率放大、输出滤波等收信部分包括：收信滤波、混频、变频、放大、检波、收信输出等 对于LFX—912型收发信机，测试项目不多，对于有些收发信机，则需要测试较多项目，如许昌继电器厂生产的SF—600型收发信机，还要测试收信带宽、混频变频输出等一些项目。现在只以LFX—912为例，叙述它的测试项目和方法。 2．测试项目和方法 发信输出电平测试： 收发信机的输出就是指高频信号的输出。输出信号的单位用“dB”或“dBm”即：电压电平或功率电平。收发信机高频信号输出端子为装置背面的“38”和“40”号端子。“38”为高频电缆的“芯”，“40”为高频电缆的“地（即屏蔽层）”。测试输出电平时，用选频电平表的“∞”档，测试档位要放的大些（防止撞表针），测试线加在“38”和“40”上，也可以将测试线插在装置前面的测试插孔上。如果没有接入通道，则要将收发信机背面的插头选择在“本机—负载”上。选频表频率选在收发信机的工作频率上。然后启动发信。读选频表的指针读数。所读的选频表读数为电压电平。 高频收发信机的输出阻抗为75Ω，因此，若要将所读的电压电平换算为功率电平，则应按下列公式换算： 式中：Pu：电压电平 Pg：功率电平 对于与RCS—901A组屏的LFX—912收发信机，在测试发信电平时（未接入通道，选择“本机—负载”），应短接发信机背面“10”和“12”端子，使发信机发信。 收信灵敏电平测试： 收信灵敏电平也称为收信启动电平。即能使收信回路正常工作的最小电平，称为收信启动电平。 正确的测试方法按下图接线:
1 任务书 试建立一个基带传输模型，采用曼彻斯特码作为基带信号， 发送滤波器为平方根升余弦滤波器，滚降系数为0.5，信道为加性高 斯信道，接收滤波器与发送滤波器相匹配。发送数据率为1000bps ， 要求观察接收信号眼图，并设计接收机采样判决部分，对比发送数据 与恢复数据波形，并统计误码率。另外，对发送信号和接收信号的功 率谱进行估计。假设接收定时恢复是理想的。 2 基带系统的理论分析 2.1基带系统传输模型及工作原理 基带系统传输模型如图1所示。 发送滤波器 传送信道 接收滤波器 {an} n(t) 图1 基带系统传输模型 1）系统总的传输特性为(w)()()()H GT w C w GR w ，n （t ）是信道中 的噪声。 2）基带系统的工作原理：信源是不经过调制解调的数字基带信号， 信源在发送端经过发送滤波器形成适合信道传输的码型，经过含有加
性噪声的有线信道后，在接收端通过接收滤波器的滤波去噪，由抽样 判决器进一步去噪恢复基带信号，从而完成基带信号的传输。 2.2 基带系统设计中的码间干扰及噪声干扰 码间干扰及噪声干扰将造成基带系统传输误码率的提升，影响基 带系统工作性能。 1）码间干扰及解决方案 a ) 码间干扰：由于基带信号受信道传输时延的影响，信号波形 将被延迟从而扩展到下一码元，形成码间干扰，造成系统误码。 b) 解决方案： ① 要求基带系统的传输函数H(ω)满足奈奎斯特第一准则： 2(),||i i H w Ts w Ts Ts ππ+ =≤∑ 不出现码间干扰的条件：当码元间隔T 的数字信号在某一理想低通 信道中传输时，若信号的传输速率位Rb=2fc （fc 为理想低通截止频 率），各码元的间隔T=1/2fc ，则此时在码元响应的最大值处将不 产生码间干扰。传输数字信号所要求的信道带宽应是该信号传输速 率的一半:BW=fc=Rb/2=1/2T ② 基带系统的系统函数H(ω)应具有升余弦滚降特性。 如图2所示:滚降系数：a=[(fc+fa)-fc]/fc
美信Maxim技术文档《基站收发信机设计》，以WCDMA为例进行讲解基站收发信机射频前端指标分解和设计。虽然文档以WCDMA为例进行讲解，但宽带收发信机射频前端原理基本一致，因此适用于LTE等其他制式的设计。以下为学习笔记和总结。 1.接收机 接收机主要射频指标包括Reference Sensitivity Level，Adjacent Channel Selectivity（ACS），Blocking（In-Band和Out-of-Band），Receiver Inter-modulation。其中带内blocking指标和ACS 分析类似，考量的都是工作带内信道外干扰信号对接收机影响的分析，因此Bolcking指标支队Out-of-band指标进行了讲解和说明。 1.1Reference Sensitivity Level 接收机的最小可接收电平（接收机灵敏度）= -174dBm/Hz + 10logBW + NF + Eb/N0 1.Eb/No由基带解调能力决定，与射频前端无关； 2.BW由无线系统协议标准定义； 3.-174dBm/Hz及总的热噪声； 因此针对某一无线系统设计，灵敏度指标的分解即根据协议灵敏度指标要求来设计接收机的噪声系数（Noise Figure）要求，以保证满足灵敏度指标允许的最大输入噪声（总噪声，包括输入热燥和引入的系统噪声） 上图说明如下： Step1：系统要求灵敏度指标为-121dBm/3.84MHz； Step2：Eb/No = 5dB ——不考虑编码增益允许的总输入噪声=-121dBm – 5dB = -126dBm Step3：12.2Kbps数据速率到3.84Mcps码片速率的扩频增益为：10*log(3.84M/12.2K) ≈25dB，考虑扩频增益后总的输入噪声要求为-101dBm； Step4：3.84MHz带内总的热噪声= -174dBm + 10log3.86MHz/1Hz = -108.1dBm 所以为满足灵敏度指标要求，系统接收机连续噪声系数需要≤-101dBm+108.1dBm
收发信机概述 一、概述 在当前航空通信突飞猛进的今天，从小型的驻留气球、无人机、歼击机到大型的专业飞机，装机的电子设备的种类和数量在成倍地增长，短波、超短波、L波段、卫星通信等各个频段的通信设备、多种导航设备、敌我识别设备、侦察设备等均在各类平台上装备，造成了各类平台拥挤不堪，为了解决其体积、重量、功耗等问题，不得不在航行速度和续航时间等方面做出牺牲，因此小型化、综合化势在必行。全机的综合化牵涉的方面较多，成本、技术等方面的因素目前还不可逾越，但小型化的技术已日趋成熟，表面贴装、厚／薄膜集成电路技术、大规模逻辑门阵列技术均可使设备在一定程度上小型化。本文讨论的是寻求另外的一种途径，即改变收发信机的一些传统结构，来实现信道的集成化。 二、接收机体系结构 用于航空通信的接收机，已逐步走向减小功耗、降低成本、提高集成度的道路。采用单片放大，利用数字信号处理技术来完成调频调幅信号的解调、扩频信号的解扩，这些措施可以大大减少接收机系统的尺寸、成本和功率。现在已发展到探索新的拓扑结构形式来进一步小型化。近年来出现的各种各样的接收机拓扑结构，每种都有其优点和缺点。 1．超外差体系 超外差体系结构自问世以来已被广泛采用，现在仍占据了绝对地位。图1所示为一个超短波超外差接收机双变频体系结构。 低噪声放大器（LNA）对微弱信号进行了放大，其噪声系数对整机的贡献最大，但它提供的增益可减小后级引入的噪声系数。之前的射频滤波器衰减了带外信号和镜像干扰。使用可变本振，全部频谱就被下变频到一个固定的中频。通过在下变频模块之前使用一个外部镜像干扰抑制滤波器，镜像干扰可以被大大削弱到一个可接受的水平。在下变频之后使用中频滤波器可以滤除带外的杂波及噪声，对于后面的各个模块就降低了动态范围要求。第二下变频通常是正交的，以使同相和正交（I＆Q）信号的数字处理变得容易。 由于有多个变频级，DC补偿和泄漏问题基本不存在，但它是以较大的硬件成本来获得较好的性能。实现镜像干扰抑制、互调等均需要的外部高Q带通滤波器，这些滤波器大都采用晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器，其价格昂贵，尺寸较大。由于在第一中频就实现良好的信道选择，所以一、二本地振荡器就要求有良好的相位噪声性能。但所有的这些外部信道的要求使得在单芯片上集成收发器变得很困难。
电报收发信机电原理及设计实现 工作原理:如图1所示,Q1与周围元件构成了典型的考毕兹振荡器并且一直保持振荡（故在接收时有1mW左右振荡信号泄漏），信号通过82pF电容直接耦合到Q2，在发射状态下（电键按下），Q2作为C类功放，放大后的信号经0.01uF电容耦合到π型低通滤波器，然后送天线发射；在接收状态下（电键放开），Q1与周围元件构成差拍振荡器（BFO），Q2被偏置在非线性区（可以这么想，三极管无非就是背对背接着的两个二极管嘛！），将天线接收的信号与BFO的信号进行混频，混频得到的音频信号经过0.1uF电容耦合送到LM386构成的音频功率放大器，放大后的音频信号在LM386的5脚经10uF电容隔直后送耳机。电键不但控制LM386电源的通断，也切换Q2的偏置，使之工作在不同的状态下。 图1 “皮鞋”200mW微功率等幅电报收发信机电原理图 元件选择 所有电感选择色环电感，其中L3在80米波段时使用2.2uH。C6和C7在80米波段时使用820pF。三极管Q1和Q2并没有严格的规定，放大倍数在100到200之间的硅NPN三极管都能正常使用，比如，9011，9013，9018，8050，2N2222A，2N3904等，推荐Q1和Q2都使用9013或都使用2N3904。晶体需是基频晶体，7.060M 和7.042M晶体在天线都有售。建议在电路板上晶体和L3、C6、C7处使用插座，以便切换波段或频率。如为了增大发射功率，可以使用12V电源，但需将C10 增加到100u左右。
调试方法 焊接结束应检查是否存在短路，若无，加上9V叠层电池，接上耳机，不要接天线，正常情况下应该听到微小的“沙沙”声，接上天线噪音增加或者可以听到一些信号，整机电流在10mA以下。若听到很大的啸叫声或电流过大，说明电路自激，解决办法是在“SPEAKER”两端接一个103瓷片电容，若无效，再在LM386电源滤波的10uF电容两端并接一个103瓷片电容，若仍无效，在9V电源输入端并接一个103瓷片电容。至此接收应基本正常。 图2 带1W 50欧姆假负载的高频功率表电路原理图 然后接上带假负载的高频功率表（图2给出了参考电路图），短接“KEY”两端，耳机中应迅速无声，高频功率表有一定输出。发射状态下整机电流为40-100mA。发射时在旁边0.5米处放一个短波/中波收音机，检查所有的接收频率范围，除了载频和倍频外，应听不到其它由“皮鞋”产生的信号。如有其它信号（特别是啸叫声），说明存在高频自激。割开Q1和Q2之间的电源线，用100uH电感和100欧姆电阻并联后再串联进去，可有效消除高频自激。附表给出了发射和接收状态下各主要元件的直流参考电压。 本电报发射机的基本指标 电源：7V-12V（推荐9V叠层电池） 电路板：56mm x 41 mm 天线：50欧姆，不平衡式，BNC/Q9接口 本振泄漏：约1mW（50欧姆假负载上） 频率范围：7.060-7.064MHz（7.060M晶体上串联50p微调电容） 接收： 电流：小于10mA（9V供电时） 耳机：低阻耳机（推荐SONY、aiwa等高灵敏Walkman耳机） 发射： 功率：约200mW 电流：约50mA（9V供电时） 杂散（谐波）抑制：-20dB 主观评价 接收灵敏度和选择性较差，容易受广播干扰（BCI）。频率稳定度好，听SSB信号可懂度高。电路底噪小。收发切换时开关声大，容易导致发错电码。
《matlab通信仿真设计》课程设计指导书 11月
课程设计题目1: 调幅广播系统的仿真设计 模拟幅度调制是无线电最早期的远距离传输技术。在幅度调制中, 以声音信号控制高频率正弦信号的幅度, 并将幅度变化的高频率正弦信号放大后经过天线发射出去, 成为电磁波辐射。 波动的电信号要能够有效地从天线发送出去, 或者有效地从天线将信号接收回来, 需要天线的等效长度至少达到波长的1/4。声音转换为电信号后其波长约在15~1500km之间, 实际中不可能制造出这样长度和范围的天线进行有效信号收发。因此需要将声音这样的低频信号从低频率段搬移到较高频率段上去, 以便经过较短的天线发射出去。 人耳可闻的声音信号经过话筒转化为波动的电信号, 其频率范围为20~20KHz。大量实验发现, 人耳对语音的频率敏感区域约为300~3400Hz, 为了节约频率带宽资源, 国际标准中将电话通信的传输频带规定为300~3400Hz。调幅广播除了传输声音以外, 还要播送音乐节目, 这就需要更宽的频带。一般而言, 调幅广播的传输频率范围约为100~6000Hz。 任务一: 调幅广播系统的仿真。 采用接收滤波器Analog Filter Design模块, 在同一示波器上观察调幅信号在未加入噪声和加入噪声后经过滤波器后的波形。采用另外两个相同的接收滤波器模块, 分别对纯信号和纯噪声滤波, 利用统计模块计算输出信号功率和噪声功率, 继而计算输出信噪比, 用Disply显示结果。 实例1: 对中波调幅广播传输系统进行仿真, 模型参数指标如下。
1.基带信号: 音频, 最大幅度为1。基带测试信号频率在100~6000Hz 内可调。 2.载波: 给定幅度的正弦波, 为简单起见, 初相位设为0, 频率为550~1605Hz 内可调。 3.接收机选频放大滤波器带宽为12KHz, 中心频率为1000kHz 。 4.在信道中加入噪声。当调制度为0.3时, 设计接收机选频滤波器输出信噪比为20dB, 要求计算信道中应该加入噪声的方差, 并能够测量接收机选频滤波器实际输出信噪比。 仿真参数设计: 系统工作最高频率为调幅载波频率1605KHz, 设计仿真采样率为最高工作频率的10倍, 因此取仿真步长为 8max 1 6.2310(1-1)10step t s f -==? 相应的仿真带宽为仿真采样率的一半, 即 18025.7(1-2)2step W KHz t == 设基带测试正弦信号为m(t)=Acos2πFt, 载波为c(t)=cos2πf c t, 则调制度为m a 的调制输出信号s(t)为 ()(1cos 2)cos 2(1-3)a c s t m Ft f t ππ=+ 容易求出, s(t)的平均功率为 21(1-4)24a m P =+ 设信道无衰减, 其中加入的白噪声功率谱密度为N 0/2, 那么仿真带宽(-W, W)内噪声样值的方差为 2002(1-5)2N W N W σ=?=
微功率电报收发信机设计 毕业论文 目录 第一章引言 (1) 1.1 无线通信的概念 (1) 1.2 课题的研究背景及意义 (1) 1.2.1 无线电传输的发展历史 (1) 1.2.2 无线电的应用 (1) 1.2.2 无线通信中收发电路的研究意义 (2) 1.3 课题研究的主要容 (2) 第二章无线收发的基本组成及工作原理 (3) 2.1 通信系统的基本结构 (3) 2.1.1 通信系统的结构框图 (3) 2.1.2 无线通信系统的分类 (3) 2.2 无线收发电路的调制与解调 (3) 2.2.1 调制与解调的基本概念 (3) 2.2.2 幅度调制与解调 (4) 2.2.3 ASK的调制与解调 (6) 2.3 无线收发电路的基本组成 (9) 2.3.1 无线发射电路的基本结构及原理 (9) 2.3.2 无线接收电路的基本结构及原理 (9) 第三章基于DDS的微功率电报收发信机设计 (11) 3.1 无线收发电路总体设计 (11) 3.2 无线发射电路的设计 (12) 3.2.1 本振电路的设计 (12) 3.2.2 功率放大器的设计 (19) 3.2.3 滤波电路的设计 (22)
3.3 无线接收电路的设计 (25) 3.3.1 一般接收机的主要功能规格 (25) 3.3.2 混频电路的设计 (26) 3.3.3 音频放大电路设计 (27) 3.3.4 收发控制电路设计 (28) 第四章焊接调试 (30) 第五章总结 (34) 参考文献 (35) 致谢 (36) 附录A 硬件原理图、PCB图、实物图 (37) 附录B 源程序 (39) 第一章引言 1.1 无线通信的概念 无线通信就是利用无线收发电路发射和接收信号，主要用在人们日常生活中的信息的传播。无线收发电路可分为发射电路和接收电路，发射电路直接把信息转换成电磁波在空中传播；接收电路则是把接收到的电磁波再还原成人们所需要的信号[1]。 1.2 课题的研究背景及意义 1.2.1 无线电传输的发展历史 在人们的日常生活中，需要把自己有信息发送出去，然后在另一个地方接收到这个信息，我们称之为通信。通信的主要任务就是传输消息，一般含义就是发送者到接收者的消息传递，利用某种信号实现消息传送的系统称之为通信系统。人们最早的传递信息方式是在视线围来传播，例如用火炬、烽火、旗语等来传播
基于无线通信射频收发机系统的设计 李夏 11720925 靳立兴 11720929 2011年11月20号 摘要：近年来，射频(RF)无线通信技术的迅速发展增加了人们对低电压高性能射频前端的需求，无线通讯系统中的关键模块-RFIC 成为当前的研究热点，如：蜂窝式个人通信与基站、无线接入系统、卫星通信、全球卫星定位系统、无线局域网等。经过三代移动通信的发展，通信系统发展成了支持多媒体的通信系统，系统的速度更快，误码率更低。射频收发机是通信系统的前端部分，负责信号的接收和发射部分，是无线通信系统中不可缺少的一部分，它决定了通信距离和影响着通信质量通信系统的发展也带动了射频收发机的发展。本论文探讨了收发机的基本结构，射频收发机的发展，然后介绍了射频收发机的一些关键指标，然后根据重要指标计算出射频系统的主要技术指标，最后仿真整个收发机的主要技术指标。 关键词：移动通信；射频收发机；系统指标 RF transceiver system design based on wireless communication In recent years，the rapid development of radio frequency (RF) wireless communication increase the RF front-end needs of low-voltage and high-performance.The key modules-RFIC of Wireless communication systems become research focus,such as cellular personal communications and base station, wireless access systems, Satellite Communications,GPS, wireless lan,etc. After the development of three generations of mobile communications, communications system developed into a multimedia communication system and the system has faster rate and lower BER. RFtransceiver which is front of the communication system is responsible for receiving and transmitting the signal part and that is an integral part the wireless communication system. RF transceiver determines the distance of communication and affects the communication s quality. The development of communication system has also led to thedevelopment of the RF transceiver. The paper discussed transceiver's basic structure and radio frequency transceiver's development and some key indicators. Then according to these important target, it has calculated the radio frequency system's major technique target. Finally it simulated entire transceiver's major technique target. Keywords: mobile communication RF transceiver system specifications
宽带高速电台收发信机设计与实现 未来战争是一种集成海、陆、空、天等诸多军、兵种,并以信息链为纽带的数字化战争。数字化信息战争特点是各军兵种之间每个作战单元都是信息一个支点,所有支点相互连接,组成一个信息网络,信息网络支点之间要求信息实时、透明。因此,信息化战争对各军兵种中每个作战单元节点信息的共享性、实时性提出极高要求。而作为信息化战争支撑的通信电台,应以实现信息化战争中诸多军兵种之间、各军兵种内部之间信息的无缝通信连接,实现信息的快速实时共享作为基本任务。数字化信息战场就是信息及时获取、及时共享、及时指挥,使战场效率最优化,并能做到在复杂的电磁环境下可靠通信。然而作为承载信息化战争支柱的通信电台,都是针对特定军兵种或特定使用环境研制,种类繁多,兼容性差,互通困难,抗干扰能力差,难以支持数字化部队信息化战争的需要。为满足信息战的需求,通信宽带高速电台正朝着多频段、多模式、数字化、软件化方向发展。作为承载信号收发通道的收发信机,是电台的核心和关键部分,电台众多功能、性能要求和收发信机设计方案息息相关,因此,为满足电台整机需求,电台收发信机必须具备具有开放的、可编程的宽带射频前端设计,可切换的多带宽中频设计,高动态、快速切换的频率合成器及快速AGC控制通道设计,以便于各种软件波形运行。本论文设计出一款具有多频段、高动态、小型化、低功耗的收发信机,能够适应多种数字传输体制、多种模式的高速数据传输,能够适应复杂电台环境下抗干扰需求,能够适应网络组网需求。依据客户电台实际使用需求,该收发信机采
用多带宽、多速率模式,既能实现高数据速率,完成大数据传输需求,又能在低数据情况下降低通信资源使用,提高接收机灵敏度,延伸通 信设备通信距离,满足远距离通信需要;该收发信机采用集成设计思路,采用宽频段、低功耗、小型化器件,实现多频段、多模式、多任务性能,减少电台种类,减小电台体积;收发信机还采用系列化、通用化设计,能满足手持、背负及车载电台使用,提高电台兼容性和通用性。
matlab通信仿真设计 课程设计指导书使用班级：光纤通信071、无线通信071 课程设计地点：信息楼C207 2009年11月
课程设计题目1：调幅广播系统的仿真设计 模拟幅度调制是无线电最早期的远距离传输技术。在幅度调制中，以声音信号控制高频率正弦信号的幅度，并将幅度变化的高频率正弦信号放大后通过天线发射出去，成为电磁波辐射。 波动的电信号要能够有效地从天线发送出去，或者有效地从天线将信号接收回来，需 要天线的等效长度至少达到波长的1/4。声音转换为电信号后其波长约在15~1500km 之间，实际中不可能制造出这样长度和范围的天线进行有效信号收发。因此需要将声音这样的低 频信号从低频率段搬移到较高频率段上去，以便通过较短的天线发射出去。人耳可闻的声音信号通过话筒转化为波动的电信号，其频率范围为 20~20KHz 。大量实验发现，人耳对语音的频率敏感区域约为 300~3400Hz ，为了节约频率带宽资源，国际 标准中将电话通信的传输频带规定为300~3400Hz 。调幅广播除了传输声音以外，还要播送音乐节目，这就需要更宽的频带。一般而言，调幅广播的传输频率范围约为 100~6000Hz 。任务一：调幅广播系统的仿真。 采用接收滤波器Analog Filter Design 模块，在同一示波器上观察调幅信号在未加入噪声和加入噪声后经过滤波器后的波形。 采用另外两个相同的接收滤波器模块，分别对纯信号和纯噪声滤波，利用统计模块计算输出信号功率和噪声功率，继而计算输出信噪比，用Disply 显示结果。 实例1：对中波调幅广播传输系统进行仿真，模型参数指标如下。 1.基带信号：音频，最大幅度为 1。基带测试信号频率在100~6000Hz 内可调。2.载波：给定幅度的正弦波，为简单起见，初相位设为0，频率为550~1605Hz 内可调。3.接收机选频放大滤波器带宽为12KHz ，中心频率为1000kHz 。 4.在信道中加入噪声。当调制度为0.3时，设计接收机选频滤波器输出信噪比为 20dB ，要求计算信道中应该加入噪声的方差，并能够测量接收机选频滤波器实际输出信噪比。仿真参数设计： 系统工作最高频率为调幅载波频率 1605KHz ，设计仿真采样率为最高工作频率的10倍，因此取仿真步长为 8max 1 6.2310(1-1) 10step t s f 相应的仿真带宽为仿真采样率的一半，即 1 8025.7(1-2) 2step W KHz t 设基带测试正弦信号为m(t)=Acos2πFt ，载波为c(t)=cos2πf c t ，则调制度为m a 的调制输出信号s(t)为
无线电发射机(Radio Transmitter)是实现信号在无线信道中有效传输的通信设备之一。它的作用是将要传输的基带信号通过调制，放大、变频等一系列处理，最终使信号通过天线以高频电磁波的形式进入到无线空间。 2.5.1 无线电发射机的基本组成 2.5.2 发射机的主要技术指标 1．输出功率 2．频率范围与频率间隔 3．频率准确度与频率稳定度 4．邻道功率 5．寄生辐射 6．调制特性 2.5.3 短波单边带发射机 2.5.4 调频发射机 2.5.1 无线电发射机的基本组成 无线电发射机的基本组成包括基带信号处理电路、载波发生器、调制器、高频功 率放大器和发射天线等五部分：如图2-19。基带信号处理电路包括了对来自于话筒 (或各种音频设备)的音频信号的各种前端处理，如音频放大、音频滤波(将频率限制在 300~3400Hz)和可能需要的语音压缩(幅度限制，防止出现过大的调制度)和预加重 (用于FM发射机中)等；调制器用于将处理过的音频信号调制到高频载波上，不同的调 制方式采用不同的调制器，在直接调频中，调制器与载波发生器合二为一；高频功率 放大器将高频已调波进行功率放大，使发射机的输出功率满足要求。发射天线是一种 将高频电信号转换成电磁波的单元，对于发射机来说，它是一种负载。 图2-19只是一个无线电发射机的基本组成部分。实际的发射机根据具体的功能和 技术指标要求还必须增加一些电路，如各种滤波器、变频器以及一些控制电路等，其 放大器也往往是多级的。 2.5.2 无线电发射机的主要技术指标 1．输出功率 发射机的输出功率对于AM波和FM波来说是指发射机的载波输出功率，即无调制时
基于RF收发器Si4432A的无线射频收发系统设计 本文设计了一种基于无线收发芯片Si4432和C8051F930单片机的无线射频收发系统。该系统由发送模块和接收模块组成。发送模块主要将要发送的数据经C8051F930处理后，通过Si4432发送出去；在接收模块中，Si4432则将数据正确接收后通过液晶显示出来，从而实现短距离的无线通信。该系统实现了低功耗、小体积、高灵敏度条件下的高质量无线数据传输。 1 无线收发芯片Si443 2 Si4432芯片是Silicon Labs公司推出的一款高集成度、低功耗、多频段的EZRadioPRO系列无线收发芯片。其工作电压为1.9～3.6 V，20引脚QFN封装(4 mm4 mm)，可工作在315／433／868／915 MHz四个频段；内部集成分集式天线、功率放大器、唤醒定时器、数字调制解调器、64字节的发送和接收数据FIFO，以及可配置的GPIO 等。Si4432在使用时所需的外部元件很少，1个30 MHz的晶振、几个电容和电感就可组成一个高可靠性的收发系统，设计简单，且成本低。Si4432的接收灵敏度达到-117 dB，可提供极佳的链路质量，在扩大传输范围的同时将功耗降至最低；最小滤波带宽达8 kHz，具有极佳的频道选择性；在240～960 MHz频段内，不加功率放大器时的最大输出功率就可达+20dBm，设计良好时收发距离最远可达2 km。Si4432可适用于无线数据通信、无线遥控系统、小型无线网络、小型无线数据终端、无线抄表、门禁系统、无线遥感监测、水文气象监控、机器人控制、无线RS485／RS232数据通信等诸多领域。 2 无线射频收发系统设计2.1 系统总体方案无线射频收发系统的结构框图如图1所示，由C8051F930单片机控制Si4432实现无线数据的收发。发送模块中的C8051F930将数据传送给Si4432进行编码处理，并以特定的格式经天线发送给接收模块。接收模块对接收到的射频信号放大、解调之后，再将数据送给主控制器C8051F930进行相应的处理，如送液晶显示等。系统提供了按键和液晶(OCM12864-9)等人机交互界面，还留有RS232接口可以实现与PC机通信。 2.2 系统硬件设计主控芯片选用Silicon Labs公司推出的单片机C8051F930。C8051F930
实验5 ADS系统级仿真 实验目的： 1.了解收发信机的基础知识； 2.掌握利用ADS中行为级模块进行系统级仿真的方法。 ①使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收 发信机系统。 ②运用S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真 等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。 实验内容： 5.1 收发信机的基础知识 5.2 外差式接收机的系统级仿真 5.1 收发信机的基础知识 1.接收机 接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。 接收机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。
接收机各部分的作用和要求如下： ①射频滤波器1（FP Filter1） 选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。 抑制杂散信号，避免杂散响应。 减少本振泄漏，在频分系统中作为频域相关器。 ②低噪声放大器（LNA） 在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。 抑制后续电路的噪声，降低系统的噪声系数。 ③射频滤波器2（FP Filter2） 抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。 进一步抑制其他杂散信号。 减少本振泄漏。 ④混频器（Mixer） 将射频信号下变频为中频信号。 是接收机中输入射频信号最强的模块，其线性度极为重要，同时要求较低的噪声系数。
⑤本振滤波器（Injection Filter） 滤除来自本振的杂散信号。 ⑥本振信号源（LO） 为接收机提供本地振荡信号。 ⑦中频滤波器（IF Filter） 抑制相邻信道的干扰，提供选择性。 滤除混频器产生的互调干扰。 如果存在第二次变频，需要抑制第二镜频。 ⑧中频放大器（IF AMP） 将信号放大到一定的幅度，供后续电路（如数模转换器或解调器）处理。 通常需要较大的增益并实现增益控制。 2.发射机 发射机是一个非常重要的子系统，无论是语音、图像，还是数字信号，要利用电磁波传送到远端，都必须使用发射机产生信号，然后经调制放大送到天线。 发射机一般具有频率、带宽、功率、辐射杂散等性能指标参数，发射机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。
收发信机概述 一、概 述 在当前航空通信突飞猛进的今天，从小型的驻留气球、无人机、歼击机到大型的专业飞机，装机的电子设备的种类和数量在成倍地增长，短波、超短波、L波段、卫星通信等 各个频段的通信设备、多种导航设备、敌我识别设备、侦察设备等均在各类平台上装备，造成了各类平台拥挤不堪，为了解决其体积、重量、功耗等问题，不得不在航行速度和续航时间等方面做出牺牲，因此小型化、综合化势在必行。全机的综合化牵涉的方面较多，成本、技术等方面的因素目前还不可逾越，但小型化的技术已日趋成熟，表面贴装、厚／薄膜集成电路技术、大规模逻辑门阵列技术均可使设备在一定程度上小型化。本文讨论的是寻求另外的一种途径，即改变收发信机的一些传统结构，来实现信道的集成化。 二、接收机体系结构 用于航空通信的接收机，已逐步走向减小功耗、降低成本、提高集成度的道路。采用单片放大，利用数字信号处理技术来完成调频调幅信号的解调、扩频信号的解扩，这些措施可以大大减少接收机系统的尺寸、成本和功率。现在已发展到探索新的拓扑结构形式来进一步小型化。近年来出现的各种各样的接收机拓扑结构，每种都有其优点和缺点。 1．超外差体系 超外差体系结构自问世以来已被广泛采用，现在仍占据了绝对地位。图1所示为一个超短波超外差接收机双变频体系结构。 低噪声放大器（LNA）对微弱信号进行了放大，其噪声系数对整机的贡献最大，但它提供的增益可减小后级引入的噪声系数。之前的射频滤波器衰减了带外信号和镜像干扰。使用可变本振，全部频谱就被下变频到一个固定的中频。通过在下变频模块之前使用一个外部镜像干扰抑制滤波器，镜像干扰可以被大大削弱到一个可接受的水平。在下变频之后使用中频滤波器可以滤除带外的杂波及噪声，对于后面的各个模块就降低了动态范围要求。第二下变频通常是正交的，以使同相和正交（I＆Q）信号的数字处理变得容易。 由于有多个变频级，DC补偿和泄漏问题基本不存在，但它是以较大的硬件成本来获 得较好的性能。实现镜像干扰抑制、互调等均需要的外部高Q带通滤波器，这些滤波器大都采用晶体滤波器、陶瓷滤波器和声表面波滤波器，其价格昂贵，尺寸较大。由于在第一中频就实现良好的信道选择，所以一、二本地振荡器就要求有良好的相位噪声性能。但所有的这些外部信道的要求使得在单芯片上集成收发器变得很困难。
高频通道元件 及收发信机的测试方法 湖南省电力公司科学研究院 继电保护所
高频通道元件及收发信机的测试方法 一、高频阻波器 1．试验接线 阻波器 图中： R1为去谐电阻；阻值1.5～3K Ω R2为无感电阻；阻值100Ω P 为选频电平表 2．阻抗特性试验 按上图接线，振荡器输出阻抗选择“0”Ω，输出电平“0”dB 。选频表输入阻抗选择“∞”。从84（或60、70）kHZ ～500kHZ 测试若干个点，振荡器每改变一次频率，选频表就测试一次P1、P2值。然后按下式计算阻抗值。 阻抗计算公式：2)21(05.0)110(R Z p p ?-=- 要求：在84kHZ ～500kHZ 的范围内，阻抗值不小于570Ω（厂家出厂标准）。 补充知识： 1、如果是相相偶合的,那么一个通道需要两相线路用来载波,那么就要两相都装.如果是两通道合用三相（一般B 相公用），那么三相都要装。 2、如果是相地偶合，那么一个通道只需要一相线路用来载波,那么就只要一相安装. 3、有的地区为了频率分区，需要全阻塞，那么相关线路（甚至该线路没有高频保护）三相都要装，此时不需结合设备。 二、结合滤波器（常规试验做线路侧和电缆侧的） *工作衰耗的定义：
R R ’ （a ） （b ） 工作衰耗为当负载阻抗R 与电源阻抗R S 相等并直接相连时，如图所示，负载 R 所获得的最大接收功率P max 与经过四端网络后负载R’上所获得功率P 2，取Pmax 与P 2之比常用对数的10倍称为工作衰耗，即： max 2 10lg W P b P = 对于四端口网络当看进去的输入阻抗与电源阻抗相等即匹配时，输入阻抗上获得的功率最大。 用电压表测量： R2 因为是测量工作衰耗，所以，结合滤波器的输入阻抗与电阻R1相等。因此结合滤波 器电缆侧输入端的功率为： 1211214)2(R U R U P M == 结合滤波器线路侧负载阻抗R2所得到的功率为： 222 U P R = 工作衰耗为：