寬帶無線通信射頻收發(fā)前端設(shè)計(jì)

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(qiáng),已成為全球通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)技術(shù)。

　　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(guān)算法部分組成,其中RF前端是關(guān)鍵部分。本文設(shè)計(jì)了一種TDD模式無線寬帶射頻子系統(tǒng),該系統(tǒng)可實(shí)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(hào)的收發(fā)要求,可應(yīng)用于應(yīng)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(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(jié)構(gòu)框圖。

圖1　RF前端結(jié)構(gòu)框圖

　　1　RF系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

　　1. 1　設(shè)計(jì)指標(biāo)

　　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(biāo),表1為RF收發(fā)信道設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

表1　RF收發(fā)信道指標(biāo)

　　1. 2接收機(jī)RF設(shè)計(jì)要求

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

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

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

　　動(dòng)態(tài)范圍是接收機(jī)接收信號(hào)功率的最大值與最小值的差值,用公式表示為:

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

　　1. 3　發(fā)射機(jī)RF設(shè)計(jì)要求

　　發(fā)射機(jī)是將基帶信號(hào)變頻到射頻信號(hào),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(jī)兩個(gè)重要的指標(biāo)。

　　發(fā)射功率的設(shè)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(guān),功率太小達(dá)不到最低信噪比的要求,功率太大將對(duì)鄰道產(chǎn)生干擾。

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

　　2　設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方案

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