無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)研究

張永超

（中華通信系統(tǒng)有限責(zé)任公司，石家莊 050081）

射頻指的是一種可以在空間中進(jìn)行輻射的電磁波，由于人們逐漸步入到信息化時代，數(shù)據(jù)信息是否能夠安全、快速、完整的進(jìn)行傳遞十分重要，因此人們不斷提高射頻技術(shù)性能，因為這樣可以有效改善數(shù)據(jù)信息傳輸質(zhì)量，在常見的通信射頻收發(fā)系統(tǒng)中，對于寬帶高頻信號常常用射頻模塊完成，對于頻率較低模擬與數(shù)字信號常常用基帶部分進(jìn)行處理。

1 常見無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)組成

目前射頻收發(fā)系統(tǒng)大多采用超外差結(jié)構(gòu)接收機。我們可以通過觀察RG以及射頻頻段來判斷數(shù)據(jù)信息變頻次數(shù)，比如當(dāng)RF頻段達(dá)到3.5G赫茲，射頻達(dá)到100M赫茲時，數(shù)據(jù)信息就完成了兩次下變頻。在數(shù)據(jù)信息進(jìn)入ADC前，還需要通過低噪聲放大器、IQ解調(diào)的處理。在對數(shù)據(jù)信息發(fā)射前，需要將數(shù)據(jù)信息通過發(fā)射機進(jìn)行至少1次以上的變頻，并且將變頻后的數(shù)據(jù)信號傳入到過濾器、IQ、濾波器、PA處理，最后才能通過天線將數(shù)據(jù)信息發(fā)射。在無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)中，各個晶振都一樣，都采用10M赫茲，2.5PPN頻率。

2 射頻收發(fā)系統(tǒng)原理概述

2.1 射頻發(fā)射機工作原理

射頻發(fā)射機作用主要是將低頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l射頻，在轉(zhuǎn)變過程中，一般都會對低頻信號進(jìn)行調(diào)制、放大功率、上變頻、濾波等處理，常用元器件有天線、調(diào)制器、濾波器、放大器等。調(diào)制器的作用是將低頻信號通過高頻段進(jìn)行傳播，通過模擬并以數(shù)字的方式進(jìn)行調(diào)制。在視頻發(fā)射機中對于數(shù)據(jù)信息頻率的處理主要依靠本振器和濾波器，常見本振器由數(shù)字分頻、鑒相器、鎖相環(huán)構(gòu)成，將由本振器與濾波器處理過信號的頻率進(jìn)行相乘后才能傳輸?shù)较乱患墸漕l發(fā)射機對數(shù)據(jù)信息中數(shù)字信號的處理主要是依靠數(shù)模轉(zhuǎn)換器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器一般由電阻、電源構(gòu)成，可以將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號。濾波器在視頻發(fā)射機中有三種類型，信道選擇濾波器、視頻濾波器以及鏡像抑制濾波器。如果視頻發(fā)射機需要對數(shù)據(jù)信息頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以通過其中的混頻器來完成。另外無線通信射頻發(fā)射機中的放大器不僅可以對IF進(jìn)行信號放大，還能對RF進(jìn)行信號放大。一般對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行幅度放大后，會通過頻率放大器改變數(shù)據(jù)信息原有頻率，當(dāng)頻率改變后，數(shù)據(jù)信息就可以通過天線來將數(shù)據(jù)信號發(fā)出。

2.2 射頻接收機的工作原理

射頻接收機的作用是接收視頻發(fā)射機發(fā)出的信號并將其進(jìn)行解調(diào)。在整個數(shù)據(jù)信息傳輸過程中，射頻接收機起著至關(guān)重要的作用，因為射頻接收機是整個無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)前端，所以射頻接收機決定著無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)性能。射頻接收機整個工作過程可以分為以下幾個部分：首先通過天線接受由射頻發(fā)射機發(fā)射的射頻信號，其次將射頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l基帶信號，最后將低頻基帶信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。射頻接收機性能好壞可以通過數(shù)據(jù)信息接收靈敏度、噪聲系數(shù)等方面確定。目前常用改善無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)性能的方法有制定性能優(yōu)越的通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)。

3 無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)性能判斷

無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)主要由射頻接收機和射頻發(fā)射機構(gòu)成，所以在確定無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)性能好壞時，主要看射頻接收機和射頻發(fā)射機數(shù)據(jù)參數(shù)。射頻接收機和射頻發(fā)射機性能可以通過以下數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測：噪聲系數(shù)、三階交調(diào)點、增益等。無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)輸出端噪聲信號檢測一般通過頻譜儀完成，可以得到的結(jié)果有兩種。一種是輸出端無信號，一種是輸入端有信號。當(dāng)輸入信號為-83dBm、Makerl頻率為25MHZ時，表示射頻接收機處于最大增益狀態(tài)。在進(jìn)行無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)噪聲性能測試前，一定要對測試儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，保證噪聲發(fā)射源數(shù)據(jù)讀取準(zhǔn)確。可以通過將噪聲測試儀器與噪聲源之間進(jìn)行連接，將下變頻分析儀設(shè)定為400掃描點數(shù)，并且將測試頻率控制在10到100兆赫茲之間。當(dāng)射頻接收機寬帶控制在50兆赫茲以內(nèi)時，如果無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)噪聲系統(tǒng)增益滿足6.1dB變?yōu)?6dB以內(nèi)，那么表示無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)性噪聲系數(shù)符合規(guī)定。在對無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)三階交調(diào)點性能進(jìn)行測定時，為了防止交調(diào)落入頻帶破壞，可以采用對測量值計算的方式進(jìn)行判定。比如無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)如果出現(xiàn)弱干擾信號和強干擾信號，可以假設(shè)強等幅單音信號兩個，三階互調(diào)分量頻率：Maker，從而得出三階交調(diào)點正常范圍值26.80dBm。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著人們對于數(shù)據(jù)信息傳輸要求越來越高，無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)運用越來越廣泛。擁有一個性能出色的無線通信射頻收發(fā)系統(tǒng)是目前科研人員重點研究方向。為了減少數(shù)據(jù)信息在傳輸中出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息丟失、不穩(wěn)定等問題，提高收發(fā)系統(tǒng)性能是關(guān)鍵。