第四章 射频微电子学 之收发机架构
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收发机的组成
《收发机的组成》
嘿,咱今天就来聊聊收发机这玩意儿的组成哈!你们知道吗,我有一次特别有意思的经历,就和收发机有关呢。
那回啊,我去一个朋友家玩,他呀,是个无线电爱好者,家里有各种各样的收发机设备。
我看着那些奇奇怪怪的东西,就特别好奇。
朋友就开始给我讲起收发机的组成啦。
他说收发机就像一个神奇的小盒子,里面有好多重要的部分呢。
首先啊,得有个天线,这天线就像是收发机的小耳朵,专门用来接收和发送信号的。
然后呢,还有个射频前端,这可是个关键的地方,就像个信号的小管家,把信号处理得好好的。
再就是调制解调器啦,它就像个翻译官,把信息进行转换。
还有电源部分呀,就像是收发机的能量小仓库,给它提供动力。
我一边听着朋友讲,一边盯着那些收发机看,感觉真的好神奇啊!我就在想,这么个小玩意儿,居然有这么多复杂的组成部分,还能让我们实现远距离的通信,太了不起啦!
从那以后啊,我对收发机就有了更深的认识,每次看到收发机,我都会想起那次在朋友家的有趣经历,想起收发机那些神奇的组成部分。
原来这些小小的部件组合在一起,就能发挥出这么大的作用呀!哈哈,收发机可真是个有趣的东西呢!。
第四节射频电路结构和工作原理一、射频电路组成和特点:普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。
其主要负责接收信号解调;发射信息调制。
早期手机通过超外差变频(手机有一级、二级混频和一本、二本振电路),后才解调出接收基带信息;新型手机则直接解调出接收基带信息(零中频)。
更有些手机则把频合、接收压控振荡器(RX—VCO)也都集成在中频内部。
RXI-PRXQ-PRXQ-N(射频电路方框图)1、接收电路的结构和工作原理:接收时,天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波,高频放大后,送入中频内进行解调,得到接收基带信息(RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N);送到逻辑音频电路进一步处理。
1、该电路掌握重点:(1)、接收电路结构。
(2)、各元件的功能与作用。
(3)、接收信号流程。
电路分析:(1)、电路结构。
接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管(低噪声放大器)、中频集成块(接收解调器)等电路组成。
早期手机有一级、二级混频电路,其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。
(接收电路方框图)(2)、各元件的功能与作用。
1)、手机天线:结构:(如下图)由手机天线分外置和内置天线两种;由天线座、螺线管、塑料封套组成。
塑料封套螺线管(外置天线)(内置天线)作用:a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。
b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。
2)、天线开关:结构:(如下图)手机天线开关(合路器、双工滤波器)由四个电子开关构成。
900M收收GSM900M收控收控900M发控GSM900M发入GSM(图一)(图二)作用:其主要作用有两个:a )、 完成接收和发射切换;b )、 完成900M/1800M 信号接收切换。
逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号(GSM-RX-EN ;DCS- RX-EN ;GSM-TX-EN ;DCS- TX-EN ),令各自通路导通,使接收和发射信号各走其道,互不干扰。
射频光发收机的探究及优化设计作者:段振英邹琴来源:《中国新通信》2022年第12期摘要:伴隨着射频通信技术的升级换代,老射频光发收机已不能适应新业务拓展需求,针对其上下行业务走向特点,以及客户对传输距离和容量需求的提升,我们不仅对关键电路做了新增防浪涌和防静电保护电路设计,还在各功能模块间新增匹配电路增强增益变化的自适应性。
并通过样机实验验证,使新一代射频光发收机获得更好的结构性和增益平坦度、更强的发光功率和更高的接收灵敏度,从而提高光纤传输距离,使射频系统获得更大布局空间和更强的隐蔽性,有利于射频通信成为通信系统中的重要一员。
鉴于此本文就射频光发收机遇到的相关问题进行深刻的研究与设计。
关键词:射频光发收机;前端处理模块;耦合电路;增益平坦度;光电调制一、引言近年来随着无线射频技术与光纤通信的融合,老一代射频光发收机的弊端暴露无遗,比如射频发射机与接收机分离设计、结构偏大、发光功率不强、接收灵敏度不够等因素已经严重影响射频光传输系统的推广与应用。
特别是在无线通信和卫星通信系统应用场合,为了扩大空间布局和增强业务隐蔽性,需要把天线的射频电信号信转换成光信号,再进行一段距离的光纤传输,至终端机房再把光信号转换成射频电信号。
相对于传统的射频电缆传输方式,射频光传输具有距离远、隐蔽性强、不受电磁干扰等优点,因此射频光传输系统在很多重要领域的应用越来越受到重视。
相对于数字光端机,射频光发收机内部主要采用模拟光传输方式的复杂电路组成,各功能模块输出增益变化较大,系统设备联调繁琐,为了解决这些问题我们将对系统最关键的射频光发收机进行深入分析,不仅对发收机的前后端信号处理电路进行优化设计,还新增防浪涌和防静电保护电路设计,外加在各个电路模块间新增自适应匹配电路,并且通过样机实验验证,使新一代射频光发收机获得更好的结构性和增益平坦度、更强的发光功率和更高的接收灵敏度。
二、射频光发收机的探究及优化设计为了解决老一代射频光发收机的诸多缺点,经过对核心元器件严谨选型,精心设计整体结构和核心电路,根据上下行射频业务走向特点,把射频光发收机一体化整合设计,使其结构小型轻便化、电磁兼容性更强,通过特殊电路设计增大激光器的发光功率和接收灵敏度,提高光纤传输的距离,拓展射频系统空间布局组网能力。
射频系统架构参考《零中频射频接收机技术》李智群,王志功东南⼤学射频与光电集成电路研究所超外差架构超外差接收机的结构如下图所⽰,RF BPF的主要作⽤是滤除带外⼲扰,避免LNA异常饱和(LNA的⼯作带宽⼀般⽐较⼤)。
IR Filter是指镜像⼲扰抑制滤波器,主要是⽤来滤除镜像⼲扰的。
超外差接收机的带宽⼀般是由IF BPF来确定的。
该滤波器也被称为信道选择滤波器,此滤波器在确定接收机的选择性和灵敏度⽅便有着⾮常重要的作⽤。
通过适当的选择中频和滤波器可以获得极佳的选择性和灵敏度(通带选择性好理解,那⾼灵敏度如何理解?)。
由于有多个变频级,直流偏差和本振泄露问题不会影响接收机性能。
但镜像⼲扰抑制滤波器和信道选择滤波器均为⾼Q值带通滤波器(关于),他们只能在⽚外实现,从⽽增⼤了接收机的成本和尺⼨。
超外差接收机的优势主要在于多次变频结构,多次变频结构使得整体架构可以安插很多中频滤波器,提⾼了单⼀信号的选择性。
即提⾼了抗⼲扰能⼒。
其次,超外差结构采⽤多级增益的设计,不容易引起⾃激。
在介绍超外差结构的时候,百度百科中有。
在超外差收发机中,⼤部分所需信号增益是由中频模块所提供的。
在固定的中频频点上,相对更为容易取得⾜够⾼⽽且稳定的增益。
在中频取得较⾼增益所需要的功耗⽐在射频取得同样增益所需要的功耗要低得多。
这是由于信道滤波在放⼤前有效地抑制了⾮期望信号和⼲扰,也因此中频放⼤器并不需要有很⼤的动态范围。
⽽且,中频放⼤器和电路的阻抗更⾼。
因为信道滤波之前所取得的⾜够⾼增益,使得它可以取得最佳的灵敏度⽽不使后级放⼤器饱和,所以信道⾼选择性也有助于接收机实现更⾼的灵敏度。
可以通过使⽤有源低通滤波器在模拟基带中进⼀步滤除⾮期望信号或⼲扰。
镜像⼲扰严重?主要是在中频处容易产⽣存在镜像⼲扰,也就是在中频的左右两端都可能存在信息,如果左右两端频差刚好⼀样,那么左右两端的信号与中频接收机本振进⾏混频将会刚好得到两个重叠起来的基带信号。