基于ADS的接收機(jī)射頻前端的研究與設(shè)計(jì)

蔡松芳

隨著社會(huì)的發(fā)展，時(shí)代的進(jìn)步，科技的不斷創(chuàng)新，我國無線技術(shù)的發(fā)展極為迅速，其中無線局域網(wǎng)、全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、遙感測繪以及射頻識(shí)別系統(tǒng)都取得了較大的提升。射頻前端電路在整個(gè)ADS接收機(jī)系統(tǒng)中占有不可替代的重要地位，對系統(tǒng)的性能有著直接的作用和影響。因此，就要強(qiáng)化ADS接收機(jī)射頻前端的設(shè)計(jì)工作，只有這樣才能夠在實(shí)際的工作中將其作用充分的發(fā)揮出來，促進(jìn)無線技術(shù)向更好的方向發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】ADS的接收機(jī) 射頻前端的研究 設(shè)計(jì)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展中，通信、雷達(dá)、衛(wèi)星遙感、導(dǎo)航定位等設(shè)備在實(shí)際的應(yīng)用中更加廣泛，因此為了獲得更高性能的設(shè)備，接收機(jī)射頻前端電路、元器件的研究和設(shè)計(jì)成為了重點(diǎn)。具有較高性能的濾波器、混頻器等元器件，對接收機(jī)系統(tǒng)的噪聲、接收機(jī)系統(tǒng)的靈敏度以及損耗等方面具有實(shí)際性的意義和價(jià)值。

1 接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)分析

1.1 靈敏度

接收機(jī)的靈敏度是整個(gè)系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)，其作用就是將小信號(hào)的反應(yīng)能力充分的表達(dá)出來。其定義是：當(dāng)接收機(jī)輸出端能夠?yàn)檎{(diào)節(jié)提供了信噪比，確保輸出功率也滿足特定條件，那么接收機(jī)可以把最低可用信號(hào)功率檢測出來。若是接收機(jī)接受到的微弱信號(hào)能力比較強(qiáng)，就直接說明了其靈敏度相對較高；若是接收機(jī)接受到的微弱信號(hào)能力比較弱，也就說明了其靈敏度弱。此外，對接收機(jī)靈敏程度造成影響的因素有兩點(diǎn)，分別是：接收機(jī)內(nèi)部的噪聲、接收機(jī)等效帶寬噪聲功率。

1.2 選擇性

接收機(jī)的選擇性又稱為相鄰信道選擇度ACS，其作用是將接收機(jī)相鄰信道頻率抑制干擾能力充分表達(dá)出來。接收機(jī)在信號(hào)接收期間不能夠兩個(gè)有用信號(hào)同時(shí)進(jìn)入其中。在絕大多數(shù)的接收機(jī)結(jié)構(gòu)中，中頻信道濾波器的選擇情況直接決定了接收機(jī)的選擇。

1.3 鏡像抑制

鏡像抑制是指與其所需有用信號(hào)相應(yīng)或者同本振頻率混頻產(chǎn)生的中頻信號(hào)頻率，是一種及其嚴(yán)重的寄生通道干擾。因此，當(dāng)本振功率相對較大的情況之下，就要將鏡像頻率對中頻信號(hào)產(chǎn)生的影響考慮完善且具體，抑制鏡像頻率產(chǎn)生的干擾。除此之外，也可以提升選擇性或者利用高中頻來改善鏡像頻率原理有用信號(hào)的形式來達(dá)到目的。

2 濾波器的研究與設(shè)計(jì)分析

濾波器的結(jié)構(gòu)是諧振電路，要想將濾波的作用充分的發(fā)揮出來，就要要實(shí)現(xiàn)諧振系統(tǒng)。通常情況下，濾波器有四個(gè)基本形式，分別是：低通、高通、帶通、帶阻。而集總參數(shù)是電感和電容。濾波器中的基本結(jié)構(gòu)就是雙端口網(wǎng)絡(luò)，同傳輸通帶內(nèi)的頻率信號(hào)保持一致，若是出現(xiàn)失配的情況就要將衰減阻帶內(nèi)頻率信號(hào)發(fā)射出來，從而更好的實(shí)現(xiàn)信號(hào)頻譜的過濾功能。景象參量法以及插入損耗法是總元器件濾波器設(shè)計(jì)經(jīng)常運(yùn)用的方法。對于微波的運(yùn)用來講，這種設(shè)計(jì)正常情況下要變更到有傳輸線段的分布元器件中。

在對濾波器的設(shè)計(jì)期間，步驟如下：先利用衰減特性綜合得出原型低通濾波器模型，之后將原型低通濾波器模型結(jié)合Richard變換以及Kuroda恒等關(guān)系轉(zhuǎn)換成實(shí)際設(shè)計(jì)需求的濾波器模型，最后運(yùn)用總參數(shù)以及分布參數(shù)元器件來完成濾波器的設(shè)計(jì)工作。在初始階段中，濾波器低通原型電路是將電感和電容以組合的來完成的。元器件的數(shù)量、元器件的數(shù)值同結(jié)束頻率、衰減阻帶的初始頻率有所關(guān)聯(lián)。

3 微帶帶通濾波器的設(shè)計(jì)

通過上述就可得知，正常的帶通濾波器在設(shè)計(jì)過程中都是根據(jù)衰減特性綜合來設(shè)計(jì)出原型低通濾波器的，然后根據(jù)定理的轉(zhuǎn)換和等效原理將原型低通濾波器轉(zhuǎn)化成實(shí)際需求形式的濾波器，最后利用集總數(shù)或者分布參數(shù)元器件的形式來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過程中濾波器為微帶帶通濾波器，因此可以運(yùn)用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的耦合線節(jié)單元來完成設(shè)計(jì)。

微帶帶通濾波器的原型是低通濾波電池，其特點(diǎn)就是濾波電路的輸入端和輸出端會(huì)由導(dǎo)線相連，從實(shí)際意義上來講就是低頻信號(hào)能夠通過濾波電路。而且這個(gè)特性剛好能夠滿足原型低通濾波電路，大師滿足不了帶通鋁箔電路的實(shí)際需求。因此，在進(jìn)行帶通鋁箔電烤爐的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，微帶線是不能夠直接連接的。要先由原型低通濾波器等效出設(shè)計(jì)濾波器的參數(shù)之后才能夠進(jìn)行，其中比較常見的是的通過傳輸線間耦合的形式，將射頻信號(hào)經(jīng)過耦合微帶線來構(gòu)成濾波器，平行耦合微帶線濾波器是一種分布參數(shù)濾波器，其主要是由平行且接近的微帶線連接形成，從而形成諧振電路，而且每個(gè)耦合線節(jié)都是相稱的。耦合線節(jié)單元在實(shí)際的工作中要，要對工作頻率進(jìn)行一定程度的限制，這樣就能夠躲避頻帶中的寄生通帶相應(yīng)。除此之外，以單獨(dú)形式存在的耦合線節(jié)單元不能提供良好的濾波器相應(yīng)。因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，濾波器要利用多個(gè)耦合線節(jié)單元級(jí)聯(lián)的形式來組成。

4 混頻器的研究與設(shè)計(jì)分析

混頻器是一種三端口非線性器件，其主要包含兩個(gè)輸入端口以及一個(gè)輸出端口，這兩個(gè)輸入端口分別是：射頻段、本振端，輸出端口是中頻端。通過混頻能夠?qū)蓚€(gè)不同的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)變成一個(gè)系列的輸出頻譜。混頻器通過時(shí)變電路中的非線性元器件來實(shí)現(xiàn)頻率的轉(zhuǎn)換，正常情況下混頻器分成兩種形式，分別是：無源混頻器、有源混頻器。無源混頻器中有二極管混頻器、無源場效應(yīng)晶體管混頻器等，線性度比較好，能夠滿足實(shí)際需求，而且在高頻率中能夠完成工作，缺點(diǎn)就是不能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換增益。有源混頻器中主要包含了單晶體管有源混頻器、單平衡有源混頻器等等，但是其具有轉(zhuǎn)換增益。現(xiàn)階段的射頻電路中乘積型有源雙平衡集成混頻器的應(yīng)用最為廣泛。

5 結(jié)束語

綜上所述，在進(jìn)行ADS接收機(jī)射頻前端的相關(guān)設(shè)計(jì)中，因?yàn)闂l件和實(shí)踐等方面因素的制約，在研究與設(shè)計(jì)方面的工作還不夠完善和具體，依然有許多需要改進(jìn)和創(chuàng)新的地方，希望在不斷的研究與分析中，能夠促進(jìn)ADS接收機(jī)射頻前端的設(shè)計(jì)。

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作者單位

南京瑞德通訊技術(shù)有限公司 江蘇省南京市 210000endprint