導(dǎo)語(yǔ)：簡(jiǎn)述射頻裝置對(duì)無(wú)線通信的影響一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：無(wú)線移動(dòng)通信的射頻裝置一般采用雙載波系統(tǒng)，主要由電源單元、基帶單元和中射頻小信號(hào)單元和功放單元組成。介紹了無(wú)線移動(dòng)通信射頻裝置硬件電路結(jié)構(gòu)布局；分析了各模塊的功能實(shí)現(xiàn)和存在的影響，并針對(duì)影響因素，提出了硬件設(shè)計(jì)和測(cè)試解決的方法，通過(guò)硬件電路的合理設(shè)置和優(yōu)化設(shè)計(jì)，不斷提升了射頻電路的靈敏度、可靠度以及安全性要求。

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信；射頻裝置電路；硬件設(shè)計(jì)；影響因素分析；功能測(cè)試

隨著技術(shù)快速發(fā)展，人們對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的依賴程度越來(lái)越高，手機(jī)、電腦、IPAD等無(wú)線電子產(chǎn)品成為人們生活、娛樂(lè)的一部分。而隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷升級(jí)，移動(dòng)通信設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)趨于小型化、智能化、模塊化，產(chǎn)品性能日益穩(wěn)定，日益滿足人們?nèi)粘Ｉ罴揖?、智能醫(yī)療、智能交通、商業(yè)交往的需要，無(wú)論在軍事領(lǐng)域、生活領(lǐng)域都帶來(lái)了巨大的變化。作為無(wú)線通信硬件結(jié)構(gòu)中重要的部件，射頻裝置的性能決定了整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)品的性能，射頻裝置的研究也一直成為技術(shù)人員不斷突破的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，不斷強(qiáng)化射頻裝置的接收和發(fā)送信號(hào)的功能，減少各種輻射以及干擾影響，全面提升設(shè)備整體性能，從而滿足提高頻率資源的利用率，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)容量，解決系統(tǒng)操作的靈活性和安全性，滿足不同層次的需求。另外對(duì)射頻裝置硬件的混頻器、濾波器、D/A、A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行合理設(shè)置，不斷提升接收機(jī)的靈敏度、可靠度以及安全性要求[1]。

1射頻裝置結(jié)構(gòu)布局

無(wú)線移動(dòng)通信的射頻裝置一般采用雙載波系統(tǒng)，主要由電源單元、基帶單元和中射頻小信號(hào)單元和功放單元組成。射頻小信號(hào)部分由相對(duì)獨(dú)立的兩個(gè)收發(fā)載波組成。發(fā)射單元首將基帶單元送來(lái)的I&Q信號(hào)一次上變頻到發(fā)射頻點(diǎn)上，經(jīng)DVGA放大，功率放大，直接送到天饋系統(tǒng)發(fā)射出去?；蛘邇蓚€(gè)載波功率采用PBT的方式合路，再送到天饋系統(tǒng)發(fā)射出去；同時(shí)具有22個(gè)功率等級(jí)控制功能。接收部分將天線接收下來(lái)的微弱信號(hào)，經(jīng)濾波放大分路后，送入雙混頻器下變頻至71MHz，濾波后，送入基帶單元解調(diào)出I/Q信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。中射頻小信號(hào)單元由中頻單元、發(fā)射單元、接收單元和頻率源單元四個(gè)部分組成。環(huán)測(cè)功能由DVGA自身集成的混頻器與其它電路配合完成[2]。在硬件電路設(shè)計(jì)上，采用集成模塊化設(shè)計(jì)思路，盡量減少電路容積和體積，分立模塊實(shí)現(xiàn)的電源、小信號(hào)、功放等整合到一塊電路板上，大大提高了集成度。

2射頻裝置功能及對(duì)通信系統(tǒng)影響

2.1射頻裝置中頻結(jié)構(gòu)。中頻部分包括ADC上行模塊、DAC下行模塊、功放功率檢測(cè)和功放靜態(tài)電流檢測(cè)模塊、功放柵壓控制模塊四個(gè)模塊。DAC把基帶送來(lái)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬IQ輸出至射頻調(diào)制器；AD6650完成一個(gè)載頻的接收主分集的中頻信號(hào)處理，輸出2倍符號(hào)速率的24bit基帶IQ數(shù)據(jù)送到DSP進(jìn)行均衡解調(diào)處理；功率檢測(cè)電路把射頻檢波過(guò)來(lái)的電壓信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后送給基帶處理；功放柵壓控制電路檢測(cè)功率放大器的靜態(tài)工作電流，反饋給基帶處理，基帶對(duì)靜態(tài)電流進(jìn)行調(diào)整。2.2射頻發(fā)射通道功能及影響。射頻裝置發(fā)射通道采用直接變頻方案。首先由FPGA產(chǎn)生GMSK/8PSK已調(diào)數(shù)字IQ信號(hào)，送給DAC產(chǎn)生模擬I/Q信號(hào)，通過(guò)調(diào)制器直接把I/Q信號(hào)調(diào)制到GSM發(fā)射頻段，發(fā)射信號(hào)經(jīng)濾波放大后推動(dòng)功放產(chǎn)生60W/GMSK或40W/8PSK兩路輸出功率信號(hào)，或經(jīng)合路電橋合并為一路，再經(jīng)過(guò)射頻前端單元的雙工濾波器送往天線發(fā)射出去。載頻外部合路單元DCOM，已經(jīng)在載頻內(nèi)部合路器使用，而在系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)還需再次合路時(shí)才能使用。下行方案采用直接變頻方案，數(shù)據(jù)速率較低，所以對(duì)DA器件的要求較低。實(shí)際設(shè)計(jì)中基帶IQ數(shù)據(jù)速率和時(shí)鐘速率都只有6.5MHz，故利用到的DA帶寬只有6.5MSPS?；鶐?shù)字IQ經(jīng)DA器件轉(zhuǎn)成模擬IQ輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求DAC輸出的模擬IQ信號(hào)峰峰值(VPP)為0-1.4V，直流偏置(DCBias)為0.5V。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換理論，由于采樣脈沖非理想，有一定的寬度，輸出信號(hào)包絡(luò)會(huì)受Sinc函數(shù)調(diào)制。所以DAC輸出的模擬IQ信號(hào)在頻域會(huì)產(chǎn)生鏡像信號(hào)，DAC輸出需要加一個(gè)重建濾波器濾除鏡像頻率，另外該濾波器對(duì)遠(yuǎn)端雜散也有一定的抑制作用。為保證帶內(nèi)平坦，低通濾波器設(shè)計(jì)為巴特沃茲型。經(jīng)過(guò)仿真和測(cè)試，濾波器要達(dá)到63dB的抑制，至少需要5階。DAC輸出的模擬IQ為差分形式，濾波器設(shè)計(jì)為5階差分LC低通濾波電路。2.3射頻接收通道功能及影響。天線接收的信號(hào)，經(jīng)射頻前端的低噪聲放大器放大后，經(jīng)DDPU送到載頻接收輸入端。在載頻內(nèi)接收通道僅通過(guò)一次下變頻到中頻頻段211MHz，再經(jīng)中頻聲表濾波器濾波后送到基帶接收中頻處理單元進(jìn)行AGC放大、IQ解調(diào)、基帶IQ采樣和數(shù)字處理。整個(gè)下行通道的增益調(diào)整也由芯片max2059完成。其外圍電路均按照器件資料建議的設(shè)計(jì)，保證足夠的性能同時(shí)不增加冗余設(shè)計(jì)，包括電源的濾波，衰減器和放大器之間的隔直或匹配電容、外部電阻的精度等。考慮到52MHzVCO對(duì)整個(gè)收發(fā)信道的影響，例如和104MHz參考信號(hào)的諧波以及發(fā)射本振源或接收本振源混頻產(chǎn)生在發(fā)射或接收帶內(nèi)，必須加強(qiáng)該路104MHz信號(hào)的隔離和諧波的濾波?；菊９ぷ鲿r(shí)，需關(guān)閉環(huán)測(cè)本振源，以防環(huán)測(cè)本振源引起的各種干擾。在典型情況下，器件工作點(diǎn)回退最低處在MAX9995處。對(duì)于GMSK信號(hào)，回退0.8dB，由于GMSK信號(hào)恒包絡(luò)，因此不影響解調(diào)。對(duì)于8PSK信號(hào)，各級(jí)回退都在10dB以上，滿足設(shè)計(jì)要求。依靠BAV99的限幅作用，保證兩種情況下到達(dá)AD6650的信號(hào)電平均低于AD6650的滿刻度輸入電平7dBm，AD6650工作不受影響[3]。射頻接收通道的阻塞與雜散響應(yīng)來(lái)自三個(gè)途徑影響：（1）混頻器高階混頻產(chǎn)物；（2）本振相噪通過(guò)倒易混頻干擾有用信號(hào)；（3）中頻信號(hào)采樣混疊。其中，中頻信號(hào)采樣混疊問(wèn)題在采用52M采樣速率后可消除。2.4射頻裝置頻率源功能及影響。射頻裝置由雙載波組成，所以其頻率源由三部分組成，分別為二個(gè)發(fā)射射頻頻率源、二個(gè)接收射頻頻率源、一個(gè)52MHz時(shí)鐘頻率源。其功能是完成協(xié)議規(guī)定的正常輸出頻點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)協(xié)議規(guī)定的時(shí)隙跳頻。單板使用的頻綜是快鎖型的，跳頻的實(shí)現(xiàn)是由頻綜在保護(hù)時(shí)隙內(nèi)完成，所以頻綜數(shù)量就減少了一半。影響頻譜模板的主要因素有:（1）基帶I&Q的頻譜模板；（2）發(fā)射本振相噪和雜散；（3）發(fā)射機(jī)的非線性頻譜擴(kuò)散，包括調(diào)制器、放大器的非線性，主要影響6MHz內(nèi)；（4）發(fā)射機(jī)底噪影響載波遠(yuǎn)端頻譜。2.5環(huán)測(cè)功能及影響。射頻裝置發(fā)射通道環(huán)回測(cè)試功能的實(shí)現(xiàn)，環(huán)測(cè)信號(hào)取自IQ調(diào)制器的輸出，采用DVGA芯片中集成的混頻器，通過(guò)在環(huán)測(cè)時(shí)隙選通DVGA內(nèi)部開(kāi)關(guān)控制。同時(shí)采用參考時(shí)鐘的二次諧波替代環(huán)測(cè)本振，發(fā)射頻段RF信號(hào)衰減到一定的電平，再將此信號(hào)搬移104MHz到相應(yīng)的接收頻段，通過(guò)耦合器將環(huán)回的測(cè)試信號(hào)耦合到主分集接收通道進(jìn)行接收處理。為了減少功耗以及環(huán)測(cè)頻率源帶來(lái)的干擾以及環(huán)測(cè)功能主要起維護(hù)作用，所以載波正常工作時(shí)，關(guān)斷環(huán)測(cè)功能電路，防止帶來(lái)單板干擾。環(huán)測(cè)時(shí)利用一路104MHz信號(hào)作為本振，由于104MHz比DSC1800上下行頻率間隔95MHz大了9MHz，所以在環(huán)測(cè)時(shí)隙基帶控制發(fā)射信號(hào)頻點(diǎn)提高104-95MHz=9MHz，混頻后的信號(hào)為對(duì)應(yīng)的接收頻點(diǎn)。接收頻點(diǎn)衰減一定值后，再經(jīng)過(guò)30dB的電阻耦合器輸入到接收通道，最終由基帶處理。影響EVM的主要因素有:（1）I&Q調(diào)制器的載波抑制度、I&Q平衡度、載波正交度；（2）載波的相位噪聲；（3）非線性幅度壓縮和幅相轉(zhuǎn)換；（4）通道相頻特性畸變和幅頻特性畸變。環(huán)測(cè)104MHz參考時(shí)鐘的濾波電路時(shí)，采用三階帶通濾波器L1=L3=22nH，C1=C3=100pF、L2=180nH、C2=12pF。如圖1所示仿真電路。2.6功率放大功能及影響。功放主要實(shí)現(xiàn)以下功能：將DBRU發(fā)射單元輸出的兩路TXA、TXB信號(hào)分別放大到所需要的功率等級(jí)，輸出給雙工器，通過(guò)天饋口發(fā)射出去；或者將放大后的信號(hào)進(jìn)行功率合成，將功率從合路口輸出給雙工器，再通過(guò)天饋口發(fā)射出去[4]。主要功能如表1所示。射頻裝置功放電路數(shù)字偏置部分，利用電流檢測(cè)電路對(duì)功率放大器的靜態(tài)工作電流進(jìn)行采樣，ADC將采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，送給控制器進(jìn)行處理，控制器處理后發(fā)出控制信號(hào)，DAC將該控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)，控制功率放大器的柵極，調(diào)整功率放大器的靜態(tài)工作電流。功放為兩級(jí)級(jí)聯(lián)，為改善級(jí)間匹配，在驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出級(jí)間加入隔離器，輸出用雙節(jié)隔離器保護(hù)，輸出采用開(kāi)關(guān)連接器完成單獨(dú)或合路輸出的選擇。

3結(jié)論

射頻裝置在無(wú)線通信設(shè)計(jì)中，涉及重要的硬件電路布局、元器件參數(shù)、工藝焊接、EMC設(shè)計(jì)等影響，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程需要統(tǒng)籌考慮，盡量減少各種影響，從而增強(qiáng)通信系統(tǒng)的整體功能，滿足人民多方面需求。

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作者:龔樂(lè) 單位:廣州海格通信集團(tuán)股份有限公司