实验一-射频前端发射和接收器

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1、实验一射频前端发射和接收器一、实验目的：1、了解射频前端发射器和接收器的基本结构与主要设计参数。2、利用实验模组的实际测量了解射频前端发射器和接收器的基本特性。二、预习内容：1、预习放大器、滤波器、混频器、功率放大器的原理的理论知识。2、预习放大器、滤波器、混频器、功率放大器的设计的原理的理论知识。3、熟悉带通滤波器、变频器、信号发生器、低噪声放大器、中频放大器的理论知识。4、熟悉带通滤波器、变频器、信号发生器、低噪声放大器、中频放大器的设计的理论知识。三、实验设备：项次设备名称数量备注1网络分析仪1套2频谱仪1套3发射器模块1套4微带天线1组HFRF-ANT550ΩSMA连接线2条CA-1

2、、CA-26直流电源连接线1条DC-17ADS软件1套微波软件四、理论分析：基本结构与设计参数说明：在无线通讯中，射频发射器担任着重要的角色。无论是话音还是数据信号要利用电磁波传送到远端，必须使用射频前端发射器。如图1－1(a)所示，它大抵可分成九个部分。1．中频放大器(IFAmplifier)2．中频滤波器(IFBnadpassFilter)3．上变频频混频器(Up-Mixer;UpConverter)4．射频滤波器(RFBandpassFilter)5．射频驱动放大器(RFDriverAmplifier)6．射频功率放大器(RFPowerAmplifier)7．载波振荡器(Carrier

3、Oscillator;LocalOscillator)8．载波滤波器(LOBPF)9．发射天线(Antenna)其中放大器的基本原理与设计方法可参考主题六，而滤波器的基本原理与设计方法已可参考主题五的说明。至于振荡器的部分，可于主题八与与主题九获得一些参考。天线部分则可由主题十得到概念。所以，在此单元中将就上变频器部分的基本原理做一说明。并介绍发射器的几个重要设计参数。IFBPFIFAMPLOBPFRFBPFRFAMPLOAntennaSignalFromBasebandProcessingUnitMIXERPA图1-1(a)基本射频前端发射器结构图BBPF1RFBPF1InjectFilt

4、erIFBPFBPULNAIFADOWNMIXERANTENNALOBBPF1RFBPF1InjectFilterIFBPFBPULNAIFADOWNMIXERANTENNALO图1-1(b)单变频结构射频前端接收器如图1-1(b)可见，射频前端接收器可分为天线(Antenna)、射频低噪声放大器(RFLowNoiseAmplifier，LNA)、下变频器(Down-Mixer，DownConverter)、中频滤波器(IntermidateFrequencyBandpassFilter，IFBPF)、本地振荡器(LocalOscillator，LO)。其工作原理是将发射端所发射的射频信号由

5、天线接收后，经LNA将功率放大，再送入下变频器与LO混频后由中频滤波器将设计所要的部分(BasebandProcessingUnit、BPU)解调(Demodulation)出所需要的信号(MessageSignals).这类只经一个混频器上变频(或下变频)的电路构造称为单变频结构(SingleConversionconfiguration)。而在实际应用中也有双变频结构(DualConversionConfiguration)，甚至多变频结构(Multi-conversionConfiguration)，使用的时机视系统指标而定。因为BPU的处理频率有所限制(一般在500MHz以下)，所以

6、需要利用变频器(Mixer)及频道振荡器(ChannelOscillator)将射频信号由射频前端接收器下变频为中频段(IntermidateFrequencyBand、IF)信号后再送入BPU，或是将BPU送出的IF信号用射频前端发射器上变频至射频段(RadioFrequencyBand、RF)信号经放大后再发射。本单元以单变频结构来说明一个射频前端接收器的各设计参数.(一)天线(Antenna)(二)射频接收滤波器(RF_BPF1)(三)射频低噪声放大器(LNA)(四)射频混频滤波器(RF_BPF2)(五)下变频器(DownMixer)(一)带通滤波器(Filter)(二)本地振荡嚣(L

7、ocalOscillator)(三)中频放大器(IFAmplifier)(一)升频混频器的基本原理升频混频器的基本电路结构图如图1-2所示。在二极管上的电流如式(1-1)所示。匹配电路匹配电路匹配电路滤波器IFPIFRFPRFLO图1-2基本混频器电路结构图混频二极管（1-1）其中IS——二极管的饱和电流VIF——中频信号的振幅大小fIF——中频信号的频率大小VLO——载波信号的振幅大小FLO——载波信号的频