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无线通信射频收发系统设计研究论文无线通信射频收发系统设计研究论文本文关键词：无线通信，射频，收发，研究，论文无线通信射频收发系统设计研究论文本文简介：射频是一种特定频率的特定电磁波讯号，它可以在自由空间中传播，射频通信技术具有宽频所带、高信息容量、体积小、可用频谱多、干扰小等特点，在无线通信系统中应用电子系统广泛，日常生活中有线电视信号就是通过由射频通信系统传送的。
射频收发系统处理线通信系统中信号的接收和发射，它位于无线通信系统的最前端，关系到通信的质量。
研究通讯射频收发无线电通信系统设计研究论文本文内容：射频是热辐射一种特定频率的电磁波信号，它可以在自由空间中传播，射频通信技术具有宽频带、高信息容量、体积小、可用频谱多、干扰小等特点，在无线通信系统中应用广泛，日常生活中其有线电视信号就是通过由射频通信系统传送激光的。
射频收发系统处理线通信系统中信号的接收和发射，它位于无线通信系统的最前端，关系到通信的质量。
研究射频收发系统工作原理其设计方案，可有效提高无线通信质量。
一、射频收发系统的构成及工作原理射频收发系统根据它的应用目的和使用环境的不同，会有相同的组成部分。
但从射频收发系统的工作原理来看，射频发射机、射频接收机、天线是系统的大体组成部分。
（一）射频发射台的构成射频及工作原理。
射频发射机是通过调制、功率放大、上变频、滤波等手段把低频的基本频带信号转换为对应的高频信号，并把处理后的接收器天线经天线发出。
天线、滤波器、数模转换器、调制器、混频器、放大器、本振器等组成射频发射机系统。
调制器通过数字调制或模拟调制的方式将低频信号向高频段传播；本振器通过数字方波电路、鉴相器电路,锁相环电路等将频率送至混频器；滤波器可以对不同的信号成功进行分离，得到特定频率的信号或消除干扰信号，滤波器种类繁多，实际使用时可根据需要处理信号的形式选用模拟滤波器或数字滤波器；数模转换器主要作用是完成数字信号到模拟信号的转换；混频器主要作用是实现频率变化，常用的有七鳞藓平衡混频器和三平衡混频器。
宽带接收机前端射频电路设计——可重构射频混频器设计的开题报告一、论文选题背景和研究意义随着通信技术的日新月异，对高速宽带应用的需求不断提高，宽带通信系统的设计也日益变得复杂。
而在宽带通信系统的设计中，宽带接收机前端射频电路是其中的重要组成部分。
射频电路的设计对于整个系统的性能和稳定性具有至关重要的影响。
因此，对宽带接收机前端射频电路的设计研究具有很高的实际意义。
在射频电路的设计中，一个常见的问题是需要对不同频率的信号进行信号处理。
例如，当接收机需要接收多个信号时，需要进行信号的混频处理，将所接收到的信号转换到基带中进行进一步的处理。
此时，混频器成为了关键的组成部分。
然而，不同信号在不同频率下的接收需要不同的混频器，这导致了混频器在设计中具有一定的困难性。
因此，研究可重构射频混频器设计是极为必要的。
二、国内外研究现状目前，国内外对可重构射频混频器的研究已经有了一定的进展。
例如，国外学者设计了一种基于宽带集成技术的可重构射频混频器，该混频器能够在10GHz到20GHz频率范围内实现多种混频功能，具有优异的性能指标。
国内也有许多学者对此进行研究，例如利用CMOS工艺制作低电流混频器的研究，以及利用GaAs工艺实现双模混频器的研究等。
然而，当前射频混频器设计中存在一些问题。
例如，目前使用的混频器在频段扩展和功率要求方面存在局限性，而且实现复杂且成本较高。
因此，需要在混频器设计中寻求新的技术路线，以解决目前存在的问题。
三、研究内容和技术路线本文将研究可重构射频混频器的设计技术，对技术进行一定的探讨和应用。
研究内容如下：1. 初步研究射频混频器的基本理论和相关技术知识，了解射频混频器的工作原理和现有的技术路线。
2. 研究可重构射频混频器的设计方法，通过设计具有可重构性质的混频器，使其能够适应不同频率下的信号处理。
3. 利用软件仿真，优化混频器的设计参数，提高混频器的工作性能。
4. 制作混频器原型，并进行实际测试。
CMOS射频前端LNA的设计尹强;黄海生;曹新亮;杨锐【摘要】Using the TSMC RF CMOS 0. 13 μm process, a low noise amplifier ( LNA) with cascode was designed which was applied to the mobile communications standard TD-SCDMA 2 GHz. The circuit parameters were initially calculated, then were cho-sen by using ADS. The circuit was simulated by using the ADS2009 of Agilent's radio frequency EDA platform. The results show that the power consumption of the LNA is only 3 mW in the 1. 2 V supply voltage, the power gain is 18. 96 dB, the input and output matchings are also less than-30 dB, the noise figure ( NF) is 1. 15 dB, and the input 1 dB compression point is-9 dBm. The LNA meets the anticipated requirements.%采用TSMC RF CMOS 0.13μm工艺设计了一款共源共栅结构的低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA),该放大器应用于移动通信主流标准TD-SCDMA 2 GHz中.先初步计算电路参数,后经ADS调谐折中选择电路参数.利用安捷伦公司(Agilent)射频EDA平台ADS2009对电路进行仿真.结果表明,该LNA在1.2 V电源电压下,功耗仅为3 mW,正向功率增益为18.96 dB,输入输出匹配均小于-30 dB,噪声系数为1.15 dB,且输入1 dB压缩点为-9 dBm,满足预期的设计要求.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】5页(P68-72)【关键词】低噪声放大器;CMOS;ADS;共源共栅;匹配;射频【作者】尹强;黄海生;曹新亮;杨锐【作者单位】西安邮电大学电子工程学院, 陕西西安 710121;西安邮电大学电子工程学院, 陕西西安 710121;延安大学物理学与电子信息学院, 陕西延安 716000;西安邮电大学电子工程学院, 陕西西安 710121【正文语种】中文【中图分类】TN432无线接收机系统在射频集成电路的设计应用中最广泛,也最具有挑战性[1-2]。
射频接收机前端AGC系统的电路设计提纲：一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究四、射频接收机AGC系统的性能评估与实验测量五、未来射频接收机前端AGC系统的发展趋势和展望一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点AGC（Automatic Gain Control）系统是射频接收机的重要组成部分，在信道不稳定的环境下可以实现信号输入电平的自动控制。
其主要功能是控制单位电平内射频前端放大器的信息增益，以确保信号在最佳的动态范围内运行。
射频接收机前端AGC系统的设计要点主要包括信号放大段、包络检波环节、比较环节和控制回路。
其中，信号放大段的设计为AGC系统的核心，关系到整个系统性能的优劣。
当前，射频接收机前端AGC系统的设计主要分为两大类：一类是传统模拟AGC系统，它采用经典的线性控制回路，具有结构简单，功耗低，抗干扰能力强等优点；另一类是数字AGC系统，它基于DSP的现代控制理论，具有精度高，响应速度快等优点。
二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术目前，传统AGC系统仍然是射频接收机中最常用的设计方案之一。
然而，传统AGC系统在设计中还存在一些挑战，主要包括信号失真、抗干扰能力不足和高功耗等问题。
为克服这些问题，优化设计技术主要包括：1、引入自适应控制器，利用反馈控制环节提高控制精度和系统鲁棒性，增强系统的稳定性和抗干扰能力。
2、优化模拟电路设计，提高系统带宽、增益平坦度和延时响应特性，并减少失真和噪声干扰。
3、使用低功耗模拟电路设计，降低系统功耗并提高信号处理速度。
三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究现代射频接收机前端AGC系统采用数字控制理论，利用高速AD/DA转换器实现对系统的数字控制。
其优点在于精度高，控制方便和响应速度快等。
目前，现代AGC系统主要分为三类：1、基于改进的遗传算法和FPGA的AGC系统，该设计主要以FPGA为核心控制器，利用改进的遗传算法实现AGC控制回路，并通过DSP进行算法协调。
射频前端电路的设计流程射频前端电路的设计流程射频前端电路是指将无线电频谱中的射频信号转化为数字信号的一系列电路集合。
这些电路主要由放大器、滤波器、混频器等模块组成。
其设计流程可以分为如下几个步骤。
一、需求分析在设计射频前端电路之前，需要对电路的使用环境和要求进行充分了解和分析。
需要分析电路的频率范围、信号之间的干扰、带宽、动态范围、功率需求以及信号质量等要素。
二、电路拓扑设计根据对需求的分析，可以开始进行电路拓扑的选择和设计。
主要包括电路元件选择、电路拓扑构建、具体模块设计等工作。
在选择元件和拓扑的过程中需要考虑频率响应、阻抗匹配、干扰与抗干扰等因素。
三、原理图设计选好拓扑之后，需要进行原理图设计。
在设计原理图时，需要考虑器件的参数、电容电感的选择、阻抗匹配等。
原理图设计的关键是在预先的信号分析上找到系统的操作点，从而得到准确的直流偏置。
四、电路模拟在原理图设计之后，需要对原理图进行仿真和优化。
仿真可以帮助工程师优化各个元器件的参数。
在模拟的时候，需要使用一些专业的电路仿真软件，比如ADS、HFSS等，进行电路参数分析，优化性能与参数。
五、电路板设计设计完成电路之后，需要进行电路板设计。
电路板设计主要包括PCB的实际尺寸、线路走向、阻抗匹配等。
设计完成之后，需要进行检查和修正设计缺陷，使得电路板的性能符合要求。
六、电路测试电路板设计完成后，需要进行电路测试，以检验电路的工作状态。
测试包括静态测试和动态测试。
静态测试主要是测试电路板的各种参数，比如输入输出带宽、增益、插损等。
动态测试主要是模拟电路板的实际工作环境，测试电路板的实际工作状态。
七、整合测试如果单个模块电路测试通过，并不能保证整个系统的性能符合需求，所以需要进行整合测试。
在此过程中，需要对整个系统的总体效果进行测量和实际检验，以确保整个系统的正常运行和性能符合要求。
总之，射频前端电路设计流程是一个系统性的过程，需要工程师在各个环节中考虑一系列因素，才能确保电路能达到稳定、高效、科学的专业水平。
2．4 GHz收发系统射频前端的ADS设计与仿真0 引言近年来，随着无线通信业务的迅速发展，通信频段已经越来越拥挤。
1985年美国联邦通信委员会(FCC)授权普通用户可以使用902 MHz，2．4 GHz和5．8 GHz三个“工业、科技、医学”(ISM)频段。
ISM频段为无线通信设备提供了无需申请在低发射功率下就能直接使用的产品频段，极大地推动了无线通信产业的发展。
虽然目前无线数字通信技术已经相当成熟，但射频设计仍然是移动通信设计的瓶颈。
射频电路的设计主要围绕着低成本、低功耗、高集成度、高工作频率和轻重量等要求而进行。
ISM频段的射频电路的研究对未来无线通信的发展具有重大的意义。
国内外许多文献都对此作了研究，文献[2]中介绍了在无线高速数据通信环境下，2．4 GHz发射机的设计。
文献[3]介绍了一种低功耗的CMOS集成发射机的设计。
ADS(Advanced Design System)软件是Agilent公司在HPEESOF系列EDA 软件基础上发展完善的大型综合设计软件。
它功能强大能够提供各种射频微波电路的仿真和优化设计广泛应用于通信航天等领域。
本文主要介绍了如何使用ADS设计收发系统的射频前端，并在ADS的模拟和数字设计环境下进行一些仿真。
1. 发射端的建模与仿真由于设计是建立在实验室中已有的中频调制和解调的硬件基础上的，因此发射端和接收端不考虑信号的调制和解调过程。
实验室中的中频调制模块可以输出大概8～10 dBm的40 MHz已调中频信号，经过分析选择，该发射端的各个模块均参考MAXlM公司的集成模块的参数而设计。
本地振荡器采用的是MAX2700。
MAX2700是压控振荡器，通过设计合适的外围电路可以使它输出2．4 GHz的信号。
混频器采用的是MAX2660，MAX2660是有源混频器，可以提供一定的增益。
功率放大器采用的是MAX2240，MAX2240的最大输出功率是15．3 dBm。
宽带无线通信射频收发前端设计分析
摘要：近年来随着社会经济不断发展，我国已经进入信息化时代，现代社会信
息对于我们的生活的影响也越来越大，宽带无线通信系统的迅速发展，使得人们的
通信变得越来越便捷。
本文对宽带无线通信射频收发前端的设计进行分析与探讨，
旨在提高宽带无线通信水平。
关键词：宽带设计；无线通信；射频；收发前端设计
1宽带无线通信系统组成
近年来，宽带无线通信由于其平均功率较低、频谱利用率较高、保密性和安
全性好等优势，已经成为通信领域中研究的热点技术。
宽带无线通信系统主要包
括以下几个部分。
1.1基带处理单元基带
处理单元是宽带无线通信系统中的基础，主要的功能有对数据信道进行编码
处理、CCK调制解调、同步时钟提取等。
1.2中频处理单元
中频处理单元主要完成频率转换，通过上下变频，完成射频和中频之间的转换，并且完成数字信号与模拟信号之间的相互转换。
1.3射频单元
射频单元是数据传输的主要部分，发送端首先将语音、数据以及图像等信号
调制成为相应的信号，然后经过滤波、放大、功放送天线等环节对信号进行发射。
射频单元中的接收端则主要负责接收射频信号，对于传输来的信号，经过放大、
滤波和变频之后可以将固定的中频信号输出到中频处理模块中。
1.4协议与控制单元
协议与控制单元具有协议控制、数据组帧与完整性检测处理等功能，可以为
各种数据信息提供相应的接口，以便信息数据可以进入处理单元中。
在宽带无线
通信系统中，射频前端是最关键的部分，该部分是影响信号的传输和接收功能的
主要部分，通过对射频前端进行设计，可以实现收发通道射频前端的所有功能，
而且能够满足调制信号的收发要求，在应急通信、指挥调度、无线监控、海上作
业等领域有十分广泛的应用。
而且在宽带无线通信系统中还内置了GPS模块，通
过GPS定位可以向中心站点传输精确的位置信息。
2射频收发系统的工作原理
2.1射频发射机的工作原理
射频发射机主要用于信号发射，无线射频发射机是通过调制放大信号的功率
以及上变频和滤波过程，将低频基带信号转换成高频射频信号的一个过程。
整个
过程需要经过天线收集信号、调制器调制信号、数模转换器转换和滤波等几个环节。
其中，调制器的调制过程是最关键的部分，将低频信号转为高频信号进行传播，调制的方式包括模拟调制和数字调制两种。
本振器则主要包括数字分频、鉴
相器、锁相环等几个部分，将调制之后的信号传输到混频器，并且和滤波器送至
的信号频率相乘之后进行处理。
数模转换则主要是完成数字信号与模拟信号之间
的转换过程，由电阻网络和基准电源、模拟开关、运算放大器等几个部分组成。
滤波器则是对干扰信号进行过滤的过程，确保经过过滤之后的信号都是有效信号。
系统中的混频器主要用于信号频率的改变，属于频率调制器，以保持原载频已调
信号调制方式，可以将已经调制低频基带信号转化成为高频射频信号。
无线通信
射频发射机中的放大器主要是对信号的幅度和功率进行放大的过程，通过幅度放
大器将信号增大或者降低，然后再通过功率放大器将信号的功率放大到一定程度
之后，将信号加载到天线进行发射。
2.2射频接收机的工作原理
射频接收机主要是对信号进行接收的设备，对射频发射机传送的射频信号进
行接收，对下变频至低频信号进行解调。
射频接收机一般都处于无线通信射频收
发系统的前端，因此接收机的性能、结构的合理性会直接影响无线射频收发系统
的工作。
当天线的接收空间将射频信号送到相应的设备进行放大的时候，可以通过变频操作，将信号转变为低频基带信号，对有效的信号进行解调，并且将信号的幅度放大，最后再将模拟信号转变为数字信号，由DSP处理或由后端设备进行处理之后将其显示出来。
对接收的信号质量进行判断时常见的指标有接收设备的灵敏度、噪声系数、信号的动态范围等。
在无线通信射频收发系统中信息的变换主要是通过调制和解调两个过程来完成的，调制和解调的目的主要是为了将信号转变为真正合适的信号进行传输，从而对信道进行充分利用，改变被信号占用的带宽，提高整个无线通信系统的性能水平。
3宽带无线通信射频收发前端设计方案分析
3.1整体架构设计
超宽带接收射频前端通道将从天线单元传输下来的射频信号，经过预选滤波器组，低噪声放大器、增益调整电路后，与本振信号混频后变为中频信号，送信号处理系统。
接收通道采用两次变频和预选滤波的电路设计方案。
本文设计的超宽带射频接收通道主要完成将接收的400MHz～2000MHz的微波宽带信号变换为70MHz的中频信号输出，为了提高系统的性能，分为带宽为8MHz和75KHz的两种种信号带宽。
为了提高接收通道的抗干扰性能，首先采用预选滤波器组进行信号频率的预分选，抑制带外信号。
接收前端输入信号的动态范围比较大（-95～-1dBm），为了实现接收机的动态范围，在接收机的输入端采用功率调整电路来实现动态范围的压缩，将输入信号的（-95～-1dBm）动态范围由94dB减小为64dB，方便后级电路对输入信号的处理。
接收前端电路是由收发开关、限幅LNA、数控衰减器开关滤波器组、混频器和放大器、滤波器等电路组成。
3.2频率规划
超宽带接收射频前端电路采用两次变频结构，第一中频为高中频。
通过调谐一本振信号频率3300MHz至4900MHz，将400MHz~2000MHz射频信号变频至
2900MHz一中频信号，然后通过2830MHz二本振信号将2900MHz一中频信号变频至最终70MHz中频信号。
3.3指标分析
在进入接收机输入端的信号中既包含有用的信号，也包含无用的噪声信号，在通过接收机时，也会被放大或者衰减，并且接收机的器件也会产生少量的内部热噪声。
这些噪声将会影响接收机输出的信号的信噪比，从而影响整个接收机的性能。
而噪声系数就是定量描述一个元件或者系统产生噪声程度的参数。
超外差结构中，由于三阶交调分量和双音信号接近容易落入带内，它的影响最大，因而三阶交调失真是衡量超外差系统的一个重要参数。
因为三阶分量的功率与输入功率的三次方成正比，所以用dB表示时，三阶失真分量的增加速度是基波分量的三倍；另外，如果输出不饱和，三阶分量将会达到和基波分量相同的功率，这一点通常被称为三阶截点。
动态范围的一个通常的度量标准是无杂散动态范围（SFDR），SFDR表征了基底噪声功率与信号功率的差值。
动态范围最大就意味着接收机具有最大的TOI和最小的噪声系统。
在系统带宽一定的情况下，提高三阶截点值和减小接收机的噪声系数都可以提高接收机的动态范围。
选取超宽带接收射频前端所需的各类射频器件后，将各器件指标输入ADI公司的EDA软件进行仿真分析，本文设计的射频前端噪声系数为5.7dB，链路增益为52dB(留2dB设计余量)，输出1dB压缩点为18.4dBm（输入1dB压缩点-33.6dBm+52dB），输出三阶交调节点为32.6dBm（输入1dB压缩点-19.4dBm+52dB），SFDR为59.2dB。
3.4验证测试
我们利用信号源E8257D、频谱分析仪E4440A、噪声系数分析仪N8975A等仪器对射频前端的噪声系数、接收增益、输出1dB压缩点、输出三阶交调节点、接收瞬时动态等技术指标选取多个工作频点进行了测试。
由测试结果可知，本文设计的射频前端全频段噪声系数小于4.2dB，全频段接收增益为50±1dB，全频段输出1dB压缩点大于18.5dBm，全频段输出三阶交调节点大于30dBm，全频段接收瞬时动态大于59dB。
4结语
随着人们的生活水平不断提高，无线通信技术的应用越来越广泛，另外射频技术的应用也逐渐广泛起来，人们对无线通信的要求很高，对无线通信系统进行设计时，射频收发前端最为重要，整个前端的功能会直接影响系统的信号接收性能和系统的结构完整性，需要对系统内部的每一个部分都进行综合设计，使得各部分之间协调工作，以提高信号的传输质量。
参考文献
[1]刘洋.宽带无线通信射频收发前端设计研究[J].数字技术与应用，2019（06）：12-14.
[2]程知群.宽带无线通信射频收发前端设计[J].电子器件，2020（02）：34-35.
[3]许永智.宽带无线通信系统射频收发前端研究[J].数字化用户，2021（24）：45-47.。
