第3讲射频前端
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RF MEMS:着眼未来射频以及混合信号技术近些年有了巨大的进步同时在无线通信快速增长的市场中占有重要地位。
在新摩尔定律下更高集成度的CMOS技术促进了这一成功。
同时,一些射频器件技术尤其是那些采用MEMS技术制作的用来进行频率选择的压电材料器件。
另一方面,已经存在有许多无线服务比如各种各样的无线通信标准以及许多新出现的系统比如“超宽带”以及“无线传感网络”。
这些服务使用不同的频率,不同的带宽,同时各种各样的解调系统使得单一的系统不能稳定运行。
这些都导致整个业界向着“软件无线电”的方向发展。
这个理念经过多年的讨论引出了“认知无线电”的概念。
认知无线电的希望能够通过改变软件来改变射频功能而不像现在这样改变硬件才能达到相同的目的。
很明显传统的有高数据传输速率和较大动态范围的数模转换并不足以实现这一功能。
而人们认为射频MEMS是一个很有前途充满竞争力的技术。
接下来会介绍下射频MEMS的发展现状,包括开关,电容电感,振荡器/滤波器。
未来的射频MEMS不仅仅着眼于“可调谐”,“可选择”以及“集成”,同时还希望实现“模式匹配”,“改进谐振器在无线应用方面的性能”以及“发现射频MEMS的新功能”。
未来的射频MEMS不仅仅是技术上的讨论,也应该包括射频MEMS的国际标准以及无线通信产品。
软件无线电是一种多模式的无线射频系统,这种系统可以使用一个数字系统和一台硬件来改变和实现多种射频功能。
Joseph Mitola在1999年提出这种系统的代表性结构包括射频电路,宽带数模/模数转换,实施软件以及窄带数模/模数转换除此之外还有用户界面。
这个概念已经从他自身的原有功能扩展到了分析用户需求上,比如说这涉及到了关于频带,拟定,软件,硬件,用户应用偏好以及现在的“认知无线电”。
有两种方法来实现认知无线电,一个是利用多种网络来实现各个基于服务的网络间的无缝连接;另外一种是动态频谱的方法。
近些年,人们认为最好是将两种方法合成一种。
第三章军事信息对抗技术第三章军事信息对抗技术第一节通信对抗技术通信对抗技术是指为削弱、破坏敌方无线电通信系统的使用效能并爱护己方无线电通信系统使用效能的正常发挥所采取的各种技术措施的总称。
通信对抗技术的差不多内容包括:无线电通信对抗侦察技术(简称通信对抗侦察技术)、无线电通信干扰技术(简称通信干扰技术)、反通信侦察/抗干扰技术(简称通信防备技术)3部分。
其技术体系如图6-2所示。
一、通信对抗侦察技术(一)概述1、通信对抗侦察通信对抗侦察是指使用通信侦察设备对敌方无线电通信信号进行搜索截获、分析识别、监视跟踪以及测向和定位等,以猎取信息内容、技术参数、工作特点和辐射源位置等情报的活动。
通信侦察是通信对抗的一个重要组成部分,是实施通信对抗的前提和基础。
2、通信对抗侦察的要紧任务通信对抗侦察的要紧任务包括以下3个方面1)侦听侦收使用无线电侦听侦收设备,猎取敌方无线电通信信号技术参数(如工作频率、调制方式)和工作特点(如联络时刻、联络代号)等。
2)测向定位使用无线电侦听侦收设备测定敌方通信信号的来波方位,确定敌方通信电台的地理位置。
3)分析判定通过对敌方通信信号的技术特点参数、工作特点和电台位置参数的分析,查明敌方通信网的组成、指挥关系和通联规律,查明敌方无线电通信设备的类型、数量、部署和变化情形。
从而可进一步判定敌指挥所位置、敌军斗争部署和行动妄图等。
3、通信对抗侦察的特点通信侦察的目标是无线电信号。
这些信号是多种多样的,敌人在进行通信时总是千方百计地期望能顺利进行通信,通信的内容不被对方截获。
而作为侦察者则反之,总是期望能搜索、截获尽量多的敌方通信信号,以便从中分析出多的情报内容,作为干扰或攻击敌人的作战行动的情报依据。
在这种侦察与反侦察的对立斗争中,使得通信对抗侦察有如下特点:1)信号频段宽、数量多通信侦察需要覆盖无线电通信所使用的全部频率范畴。
从目前的技术进展情形看,那个频率范畴人约从几千赫兹到几十吉赫兹。
第1篇随着通信技术的不断发展,数字对讲终端作为一种高效、便捷的通信工具,在各个行业得到了广泛应用。
数字对讲终端具有传输距离远、抗干扰能力强、音质清晰、安全性高等特点,能够满足不同场景下的通信需求。
本文将详细阐述数字对讲终端的解决方案,包括系统架构、关键技术、应用场景以及发展趋势。
一、系统架构数字对讲终端系统架构主要包括以下几部分:1. 前端设备:包括数字对讲终端、固定台、车载台等,用于实现语音通信和数据传输。
2. 网络传输层:负责将前端设备之间的语音和数据传输到中心服务器,通常采用数字无线通信网络或有线网络。
3. 中心服务器:负责处理和管理系统资源,包括用户管理、权限控制、数据存储、业务逻辑处理等。
4. 后端数据库:存储用户信息、通信记录、设备状态等数据。
5. 接口层:提供与其他系统或设备的接口,实现数据交互。
二、关键技术1. 数字信号处理技术:通过数字信号处理技术,对语音信号进行编码、解码、调制、解调等处理,提高通信质量。
2. 无线通信技术:采用先进的无线通信技术,如CDMA、TD-SCDMA、WCDMA等,实现远距离、高速率的语音和数据传输。
3. 网络协议:采用TCP/IP、UDP等网络协议,实现数据传输的可靠性和实时性。
4. 安全技术:采用加密算法、身份认证、访问控制等技术,保障通信安全。
5. 软件技术:利用嵌入式操作系统、中间件等技术,实现数字对讲终端的功能和性能。
三、应用场景1. 公安、消防、交警等应急部门:数字对讲终端能够实现实时、高效的语音通信,提高应急响应速度。
2. 交通、物流、建筑等行业:数字对讲终端在车辆调度、现场管理等方面发挥重要作用。
3. 电力、石油、化工等行业:数字对讲终端可实现远程监控、故障处理等功能,提高生产效率。
4. 商业、酒店、娱乐等行业:数字对讲终端可用于内部沟通、顾客服务等方面。
5. 军事、国防等领域:数字对讲终端具有高安全性、抗干扰能力强等特点,适用于军事通信。
(军事信息技术2 生长干部系列教材通信指挥学院)第三章军事信息对抗技术第一节通信对抗技术通信对抗技术是指为削弱、破坏敌方无线电通信系统的使用效能并保护己方无线电通信系统使用效能的正常发挥所采取的各种技术措施的总称。
通信对抗技术的基本内容包括:无线电通信对抗侦察技术(简称通信对抗侦察技术)、无线电通信干扰技术(简称通信干扰技术)、反通信侦察/抗干扰技术(简称通信防御技术)3部分。
其技术体系如图6-2所示。
一、通信对抗侦察技术(一)概述1、通信对抗侦察通信对抗侦察是指使用通信侦察设备对敌方无线电通信信号进行搜索截获、分析识别、监视跟踪以及测向和定位等,以获取信息内容、技术参数、工作特征和辐射源位置等情报的活动。
通信侦察是通信对抗的一个重要组成部分,是实施通信对抗的前提和基础。
2、通信对抗侦察的主要任务通信对抗侦察的主要任务包括以下3个方面1)侦听侦收使用无线电侦听侦收设备,获取敌方无线电通信信号技术参数(如工作频率、调制方式)和工作特征(如联络时间、联络代号)等。
2)测向定位使用无线电侦听侦收设备测定敌方通信信号的来波方位,确定敌方通信电台的地理位置。
3)分析判断通过对敌方通信信号的技术特征参数、工作特征和电台位置参数的分析,查明敌方通信网的组成、指挥关系和通联规律,查明敌方无线电通信设备的类型、数量、部署和变化情况。
从而可进一步判断敌指挥所位置、敌军战斗部署和行动企图等。
3、通信对抗侦察的特点通信侦察的目标是无线电信号。
这些信号是多种多样的,敌人在进行通信时总是千方百计地希望能顺利进行通信,通信的内容不被对方截获。
而作为侦察者则反之,总是希望能搜索、截获尽量多的敌方通信信号,以便从中分析出多的情报内容,作为干扰或攻击敌人的作战行动的情报依据。
在这种侦察与反侦察的对立斗争中,使得通信对抗侦察有如下特点:1)信号频段宽、数量多通信侦察需要覆盖无线电通信所使用的全部频率范围。
从目前的技术发展情况看,这个频率范围人约从几千赫兹到几十吉赫兹。
5G频段分两部分:FR1和FR2下面是FR1也就是sub 6G的频段表:国内运营商移动部署的5G频段是n41和n79,联通和电信部署的频段都是n78,具体频率范围如下:中国移动:n41:2515~2675MHz,n79:4800~4900MHz;中国电信:n78:3400~3500MHz;中国联通:n78:3500~3600MHz;3GPP中关于5G FR1(sub 6G)的射频指标要求都在38.101中,其中38.101-1和38.101-2分别定义的是SA架构下FR1(sub 6G)和FR1(毫米波)下的射频指标要求,38.101-3是ENDC 和5G CA组合下的5G射频指标要求,ENDC就是我们现阶段国内运营商正在推行的NSA架构。
因为NSA架构属于过渡阶段,运营商重点部署的是SA架构,因此本文重点讲述SA架构下5G的射频指标,也就是38.101-1。
3GPP相关文档下载地址:https:///ftp/Specs/archive/38_series/发射指标:6 发射特性6.2 Transmitter power发射功率;6. 2.1 UE maximum output power最大发射功率以上测试取样周期至少为1个子帧,1ms,除非特别说明,对各自支持的所有带宽都有效6. 2.2 UE maximum output power reduction最大发射功率回退5G NR允许终端在特定的调制方式、特定的RB分配机制下,适当回退最大发射功率,以适应高阶调制带来的发射指标超标或者占用带宽超标的问题;6. 2.3 UE additional maximum output power reduction额外最大发射功率回退额外最大功率回退是网络端基于杂散的额外要求而设定的,额外最大功率回退值和最大功率回退值不能重复叠加,取最大值做回退,特定频段特定RB信令连接的最大功率回退6.3 Output power dynamics输出功率动态范围6.3.1 Minimum output power最小输出功率The minimum controlled output power of the UE is defined as the power in the channel bandwidth for all transmit bandwidth configurations (resource blocks), when the power is set to a minimum value. The minimum output power is defined as the mean power in at least one sub-frame 1 ms. The minimum output power shall not exceed the values specified in Table 6.3.1-1.最小发射功率的概念我们不应该陌生,无论是Wcdma还是LTE都有这项指标要求,在最小1个子帧(1ms)的测试周期内,所有带宽和RB配置下,都应该满足最小发射功率小于某个规定的大小。
华中科技大学硕士学位论文LTCC手机前端模块DCS/PCS频段设计姓名:***申请学位级别:硕士专业:微电子学与固体电子学指导教师:***20070601摘要随着全球移到通信进入3G时代,手机成为日常生活中的必需品。
人们对手机的性能、尺寸和价格提出了更高要求。
LTCC技术凭借其立体布线优势、优异的微波/射频性能和与半导体IC工艺的良好兼容性而成为无源集成的一项关键技术。
由于手机射频前端部分含有大量无源元件,FEM成为利用LTCC的典型器件。
然而,国内在LTCC 技术方面至少落后发达国家五年,目前国内手机中使用的FEM几乎全部依赖进口,研究设计LTCC产品具有重要意义。
本文完成了一款GSM制式双频段手机前端模块和一款三频段手机前端模块的设计(其中双频段已流片生产),所设计的FEM结构新颖、体积小巧、性能优良。
材料、工艺和设计是LTCC技术的三大关键因素。
本文重点放在设计方面,从GSM 手机前端模块的电路结构设计到在LTCC介质基板中的三维结构实现,对整个设计流程做了较为全面的分析。
在电路结构设计部分,主要讨论了采用集总参数传输零点滤波器实现天线双工器和采用PIN管实现天线开关的设计方法。
在三维结构实现部分,本文从基本的电感电容等无源元件的三维建模、各部分电路在LTCC介质基板内部的布局到整个模块的仿真优化都做了详细的分析和讨论。
最后将我们设计的一款FEM样品的测试结果与市场上同类型的商用产品进行了分析比较,结果表明我们设计的FEM 样品各项参数指标达到商用要求,有的指标优于商用产品。
关键词:手机前端模块滤波器 LTCC 电磁耦合多层结构AbstractAs global mobile communications get into the third-generation, handsets become necessary in daily life. People make higher demand on the size, performance and cost of the handsets. Low temperature co-fired ceramic(LTCC) technology,which has excellent electrical performance at RF and microwave frequencies, compatibility with semiconductor IC technics , with its main advantage of there-dimensional(3-D) design, has became an important technology of passive integration. The RF part of mobile phone has a lot of passive devices, so FEM becomes of a typical LTCC device. In china, however, LTCC technology trailed the developed countries by at least 5 years, most of the LTCC products are imports. This paper Designed a 2-band and a 3-band FEM using LTCC technology. The FEM designed by us has small size, novel structure, and good performance.Material, manufacture and design are key elements of LTCC technology. This paper focuses on the design,and researches on LTCC front-end module(FEM). It introduces the circuit design and the 3-D structure realization in detail. The circuit design part mainly introduces the duplexer design with lumped apices filter, and the antenna switch design with PIN diode. The 3-D structure realization part introduces the modeling of passive devices and the EM simulation of the whole structure of the module. At the last, it compares a 2-band FEM sample, which is designed by us, with a commercial product of the same type, the measured results of the sample are almost the same as the commercial product, and some parameters of the sample are better than the commercial product .Keywords:front-end module filter LTCC EM coupled multilayer structure独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
5G时代的射频功率放大器研究报告5G 时代,射频功率放大器需求有望多点开花投资建议⏹行业策略:射频功率放大器(PA)作为射频前端发射通路的主要器件,通常用于实现发射通道的射频信号放大。
5G 将带动智能移动终端、基站端及IOT 设备射频PA 稳健增长,智能移动终端射频PA 市场规模将从2017 年的50 亿美元增长到2023 年的70 亿美元,复合年增长率为7%,高端LTE 功率放大器市场的增长,尤其是高频和超高频,将弥补2G/3G 市场的萎缩。
GaAs 器件是消费电子3G/4G 应用的主力军,5G 时代仍将延续,此外,物联网将是其未来应用的蓝海。
GaN 器件则以高性能特点目前广泛应用于基站、雷达、电子战等军工领域,在5G 时代需求将迎来爆发式增长。
5G 时代,射频功率放大器需求有望多点开花,建议买入行业龙头。
推荐组合:我们认为,随着5G 进程的加快,5G 基站、智能移动终端及IOT终端射频PA 将迎来发展良机,使用量大幅增加,看好细分行业龙头,推荐:CREE 、Skyworks、稳懋、三安光电、环旭电子,建议关注:海特高新(海威华芯)、旋极信息(拟收购安谱隆)。
行业观点⏹5G 推动手机射频PA 量价齐升:4G 时代,智能手机一般采取1 发射2 接收架构,预测5G 时代,智能手机将采用2 发射4 接收方案,未来有望演进为8 接收方案。
功率放大器(PA)是一部手机最关键的器件之一,它直接决定了手机无线通信的距离、信号质量,甚至待机时间,是整个射频系统中除基带外最重要的部分。
手机里面PA 的数量随着2G、3G、4G、5G 逐渐增加。
以PA 模组为例,4G 多模多频手机所需的PA 芯片为5-7 颗,预测5G 手机内的PA 芯片将达到16 颗之多,价值量超过7.5 美元。
5G 智能终端射频前端SIP 将是大势所趋,高通已发布5G 第二代射频前端模组,MEMS 预测,到2023 年,用于蜂窝和连接的射频前端SiP 市场将分别占SiP 市场总量的82%和18%。
射频识别系统组成与工作原理1射频识别技术的简介1.1射频识别系统的分类2射频识别系统组成2.1标签的组成2.2阅读器的组成3射频识别系统工作原理3.1耦合方式3.2通信流程3.3标签到阅读器的数据传输方法1射频识别技术的简介射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID),射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术,射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。
基本的RFID系统至少包含阅读器(Reader)和标签(Tag)。
RFID标签由芯片与天线组成,每个标签具有唯一的电子编码。
标签附着在物体上以标识目标对象。
RFID阅读器的主要任务是控制射频模块向标签发射读取信号,并接受标签的应答,对标签的识别信息进行处理。
由于RFID技术巨大的应用前景,许多企业争先研发。
目前,RFID己成为IT业界的热点。
各大软硬件厂商,包括IBM、Motorola、Philips、TI、Oarclel、Sun、BEA、SAP在内的各家企业都对RFID技术及其应用表现出浓厚的兴趣,相继投入大量的研发经费,推出各自的软件和硬件产品机系统应用解决方案。
在应用领域,以Wal-mart、UPS、Gielltte等为代表的大批企业己经开始准备采用RFID技术对实际系统进行改造,以提高企业的工作效率并为客户提供各种增值业务。
1.1射频识别系统的分类RFID系统按照不同的原则有多种分类方法。
依其采用的频率不同可分为低频系统、中频系统和高频系统三大类;根据标签内是否装有电池为标签通信提供能量,又可将其分为有源系统和无源系统两大类;从标签内保存的信息注入的方式可为分集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类;根据读取电子标签数据的技术实现手段,可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。
另外还可依据标签的材质、系统工作距离和阅读器的工作状态等方面对RFID系统进行分类。
射频功率放大器线性化技术发展现状的研究1.引言1.1 论文背景在现代无线通信系统之中,射频前端部件对于系统的影响起到了至关重要的作用。
随着科技的进步,射频前端元件如低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、功率放大器(PA)等都已经集成到一块收发器之中,但其中对性能影响最大是功率放大器。
功率放大器是一种将电源所提供的能量提供给交流信号的器件,使得无线信号可以有效地发射出去。
根据功率放大器的分析模型(泰勒级数模型),可知到当输入信号的幅度很小的时候,对于功率放大器的非线性特性影响较小。
但当输入信号的幅度比较大的时候,就会对功率放大器的非线性度产生很大的影响,所以说对功率放大器的非线性性能产生影响的关键因素就是输入信号幅度的增强并且不断地变化。
随着无线用户数量人数的不断增加,有限的通信频段变得越来越拥挤。
为了提高频谱的利用效率,线性化调制技术技术譬如正交幅度调制(QAM)、正交相位键控(QPSK)、正交频分复用(OFDM)就在现代的无线通信之中就被广泛的应用,因为这几种技术的频谱利用率更高。
但是这些线性化调制技术都是包络调制信号,这就必然会引入非线性失真的问题。
通信系统中的很多有源器件都是非线性器件,一旦包络调制信号通过该系统时,就会产生非线性失真,谐波的频段很多时候会影响到相邻的信道中的信号,会对系统产生一定程度的干扰,因此高功率高频率的射频发射系统的输入信号也必须控制在一定的幅度范围以内。
对于那些包络变化的线性化调制技术就必须采用线性发射系统。
然而发射系统中非线性最强的器件是功率放大器,同时发射系统都要求有尽量高的发射效率,所以为了效率,射频功放基本都工作在非线性状态,所以如何提高功率放大器的线性度就显得异常关键。
现在整个通信领域,射频功率放大器的线性化技术已成为一个越来越重要的研究领域。
1.2射频功率放大器线性化技术国内外研究现状RF功率放大器的线性化技术研究可以追溯到1920年,1928美国人Harold.S.Black在贝尔实验室工作的发明了负反馈与前馈技术并应用到放大器设计中,功率放大器的失真得到了明显的改善。
WIFI外围电路设计详解目录:第一章射频电路设计框图⚫Wi-Fi产品的一般射频设计框图⚫功率器件电路讲解⚫输入回路讲解⚫输出回路讲解⚫完整设计功率放大电路讲解⚫低噪声放大器讲解⚫收发切换器电路讲解⚫天线与天线连接器电路讲解⚫完整设计的射频电路讲解第一章射频电路设计框图⚫Wi-Fi产品的一般射频设计框图。
1.常用wifi射频设计框图无线收发器:Radio Transceiver功率放大器:Power Amplifier (PA)收发切换器:Transmit/Receive Switch低噪声放大器:Low Noise Amplifier(LNA)2.基于某2*2、2.4G/5G的wifi芯片的外围电路设计框图:该方案集成度高,RF电路设计简单实际电路图设计如下:3.老式分立器件无线收发器外围电路设计老式收发器都是发送和接收差发信号收发器发送的差分信号,收发器送出的信号是要给功率放大电路的,功率放大电路处理的是单端信号。
差分信号变单端信号的电路设计:方法一,原本相位相差180°的差分信号经过平衡器(Balun,俗称巴伦),就可以得到合二为一的单端射频信号。
图中的F1就是一个平衡器,差分信号RFOUT_P和RFOUT_N经过F1得到单端信号RF_OUT。
典型的平衡电路Wi-Fi产品中,平衡器常用于处理差分信号,其主要的参数如下:* 不平衡阻抗* 平衡阻抗* 工作频率* 不平衡端口回波损耗* 相位变化* 插入损耗方法二,使用分立元件。
典型的使用分立元件的处理电路典型的分立元件处理电路收发器接收的差分信号收发器接收的信号来自于前端的低噪声放大器,和功率放大器一样,低噪声放大器处理的也是单端射频信号,需要将低噪声放大器输出的信号进行转换。
同样,对于低噪声放大器的输出信号同样有两种处理方式:使用平衡器和使用分立元件。
收发器接收信号和收发器发送信号差不多就是互为逆过程,因此电路的结构也差不多是相反的。
蓝牙技术基础蓝牙的技术特点蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性标准,它以低成本的近距离无线连接为基础,为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。
如果把蓝牙技术引入到移动电话和便携型电脑中,就可以去掉移动电话与便携型电脑之间令人讨厌的连接电缆而通过无线使其建立通信。
打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、游戏操纵杆及所有其它的数字设备都可以成为“蓝牙”技术系统的一部分。
除此之外,蓝牙无线技术还为已存在的数字网络和外设提供通用接口以组建一个远离固定网络的个人特别连接设备群。
蓝牙技术在全球通用的2.4GHz ISM(工业、科学、医学)频段,蓝牙的数据速率为1Mb/s。
从理论上来讲,以2.45GHz ISM波段运行的技术能够使相距30m以内的设备互相连接,传输速率可达到2Mbps,但实际上很难达到。
应用了蓝牙技术link and play的概念,有点类似“即插即用”的概念,任意蓝牙技术设备一旦搜寻到另一个蓝牙技术设备,马上就可以建立联系,而无须用户进行任何设置,可以解释成“即连即用”。
这在无线电环境非常嘈杂的环境下,它的优势就更加明显了。
蓝牙技术的另一大优势是它应用了全球统一的频率设定,这就消除了“国界”的障碍,而在蜂窝式移动电话领域,这个障碍已经困扰用户多年。
另外,ISM频段是对所有无线电系统都开放的频段,因此使用其中的某个频段都会遇到不可预测的干扰源。
例如某些家电、无绳电话、汽车房开门器、微波炉等,都可能是干扰。
为此,蓝牙技术特别设计了快速确认和跳频方案以确保链路稳定。
跳频技术是把频带分成若干个跳频信道(Hop Channel),在一次连接中,无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道,只有收发双方是按这个规律进行通信的,而其它的干扰不可能按同样的规律进行干扰;跳频的瞬时带宽是很窄的,但通过扩展频谱技术使这个窄带或成倍地扩展成宽频带,使干扰可能的影响变成很小。
与其它工作在相同频段的系统相比,蓝牙跳频更快,数据包更短,这使蓝牙技术比其它系统都更稳定。