寬帶無線通信射頻收發(fā)前端設計

近年來,寬帶無線通信由于其平均功率低、頻譜利用率高、保密性好及多徑分辨能力強,已成為全球通信領域研究的熱點技術。

　　寬帶無線通信系統(tǒng)(BWCS)主要由RF前端、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)、通信協(xié)議及相關算法部分組成,其中RF前端是關鍵部分。本文設計了一種TDD模式無線寬帶射頻子系統(tǒng),該系統(tǒng)可實現(xiàn)收發(fā)通道RF前端的所有功能,能夠滿足SC2FDE調(diào)制信號的收發(fā)要求,可應用于應急通信、指揮調(diào)度、無線監(jiān)控、野外作業(yè)、海上作業(yè)等多媒體傳輸方案中,可實現(xiàn)點對點同頻雙工寬帶傳輸,且該系統(tǒng)中內(nèi)置GPS模塊,通過定位算法向中心站上傳位置信息,圖1為RF前端結構框圖。

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圖1　RF前端結構框圖

　　1　RF系統(tǒng)設計要求

　　1. 1　設計指標

　　BWCS工作頻段: 325 MHz～355 MHz,信道帶寬為8 MHz,根據(jù)BWCS通信要求規(guī)劃RF收發(fā)信道的性能指標,表1為RF收發(fā)信道設計指標要求。

表1　RF收發(fā)信道指標

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　　1. 2接收機RF設計要求

　　接收機要求在引入失真最小的情況下,將接收到的信號轉化為有用信息。噪聲和干擾是影響接收機性能的無用信號,接收機輸出有用信號要大于無用信號一定的功率,即滿足最小信噪比要求。

　　靈敏度是保證接收機輸出達到最小信噪比的最小輸入功率值,噪聲系數(shù)是整個接收機系統(tǒng)的噪聲值,噪聲系數(shù)和靈敏度之間的關系為:

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　　其中NF為噪聲系數(shù), Pmin為靈敏度, SNRmin為最小信噪比。

　　動態(tài)范圍是接收機接收信號功率的最大值與最小值的差值,用公式表示為:

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　　DR為動態(tài)范圍, Pmax為最大可接收信號功率值, Pmin為最小可接收信號功率值。

　　1. 3　發(fā)射機RF設計要求

　　發(fā)射機是將基帶信號變頻到射頻信號,并放大到足夠的功率發(fā)射,發(fā)射功率和鄰道抑制是發(fā)射機兩個重要的指標。

　　發(fā)射功率的設定和系統(tǒng)的通信距離、調(diào)制方式、最小信噪比、工作環(huán)境等有關,功率太小達不到最低信噪比的要求,功率太大將對鄰道產(chǎn)生干擾。

　　發(fā)射機的非線性特性將產(chǎn)生很多諧波成分,鄰道抑制是對諧波要求的指標,要求諧波功率小于有用信道功率一定值。

　　2　設計思路及實現(xiàn)方案

　　本文采用超外差模式實現(xiàn)收發(fā)機RF前端,接收與發(fā)射采用TDD模式切換,通過兩次變頻達到所需頻段,收發(fā)射頻信號頻段為325MHz～355MHz,信道帶寬8MHz,中頻為10MHz。