射频微波系统.ppt

第13章射频/微波系统13.1射频发射机的基本知识 (3)效率:供电电源到输出功率的转换效率。这一参数对于电池供电系统尤为重要。
(4)噪声:包括调幅、调频和调相噪声,不必要的调制噪声将会影响系统的通信质量。
(5)谐波抑制:工作频率的高次谐波输出功率大小。通常对二次、三次谐波抑制提出要求。基波与谐波的功率比为谐波抑制指标。工程实际中,基波与谐波两个功率dBm的差为dBc。
(6)杂波抑制:除基波和谐波外的任何信号与基波信号的大小比较。直接振荡源的杂波就是本底噪声,频率合成器的杂波除本底噪声外,还有可能是参考频率及其谐波。 13.1.2发射机基本结构
要发射的低频信号（模拟、数字、图像等）与射频/微波信号的调制方式有三种可能形式：
(1)直接产生发射机输出的微波信号频率,再调制待发射信号。在雷达系统中常用脉冲调制微波信号的幅度,即幅度键控。调制电路就是PIN开关。调制后信号经功放、滤波输出到天线。
(2)将待发射的低频信号调制到发射中频（如70MHz）上,与发射本振（微波/射频）混频得到发射机输出频率,再经功放、滤波输出到天线。在通信系统中常用此方案。
图像通信中,一般先将图像信号先做基带处理（6.5MHz）,再进行调制。 (3)将待发射的低频信号调制到发射中频（如70MHz）上,经过多次倍频得到发射机频率,然后再经功放、滤波输出到天线。近代通信中常用此方案。
发射机典型电路如图13-1所示,可分成九个部分:中频放大器、中频滤波器、上变频混频器、射频滤波器、射频驱动放大器、射频功率放大器、载波振荡器、载波滤波器、发射天线。图13-1基本射频前端发射机电路 这些电路单元在前面均有介绍。放大器的基本原理与设计方法可参考第8章,滤波器的基本原理与设计方法可参考第7章,振荡器可参考第9章和第10章,天线在第12章有详细描述。在电路单元中还会用到耦合器、隔离器、匹配电路或衰减器等。一个发射机系统就是前面所学知识的组合。
13.1.3上变频器
1.基本电路原理
发射混频器的基本电路结构图如图13-2所示。二极管上的电流为

式中,I0为二极管的饱和电流,UIF是中频信号的振幅,fIF为中频信号的频率,ULO是载波信号的振幅,fLO是载波信号的频率。图13-2发射混频器的基本电路 混频后的输出射频频率为
 fRF=mfIF+nfLO（13-2）
其中m,n为任意非零整数。
绝大多数情况下,RF频率应是载波与IF频率的和或差,即fRF=fLO±fIF。根据发射机指标和系统参数取和频或差频,利用射频输出端的滤波器实现端口间的隔离。主要的噪声信号有:镜频信号fim=fLO+2fIF;载波信号的谐波nfLO,n为正整数;边带谐波信号
fsb=fLO±mfIF
这些噪声需要特别加以抑制处理。 2.上变频器的主要技术参数的定义和测量
1)变频耗损或增益

2)二阶互调IP2
IP2=PRF+(PRF-B-Lc）（13-4）
其中,IP2为混频器的输入二阶互调截止点,单位为dBm;PRF为混波器RF输入端的输入信号功率,单位为dBm;Lc是混波器输入信号频率fRF=fLO+fIF时的变频损耗,单位为dB;B是混波器输入信号频率fRF=fLO+0.5fIF时输出端频率为2fIF的信号功率,单位为dBm混频器的IP2测量电路与频谱示意图如图13-3(a)、(b)所示。 3)三阶互调IP3

 （13-5）

其中,IP3为混频器的输入三阶互调截止点,Pin是混频器输入端的输入信号的功率,Δ是混频器输出信号与内调制信号的功率差(dB)。
混频器的IP3测量图及频谱示意图如图13-4(a)、(b)所示。
图13-3混频器的IP2测量电路与频谱
(a)混频器的IP2测量电路；(b)混频器的IP2频谱图图13-4混频器的IP3测量电路与频谱
(a)混频器的IP3测量电路；(b)混频器的IP3频谱图 4)1dB压缩功率P1dB
功率放大器的1dB压缩功率是发射机最大发射功率的主要参数。对于放大器,P1dB是线性放大的最大输出功率,其定义如图13-5(a)、(b)所示。
图13-51dB压缩和线性动态范围
(a)放大器的PSAT,P1dB和1dB功率压缩点；
(b)放大器的1dB压缩和线性LDR关系图13.2射频接收机的基本知识 (2)选择性:
描述接收机对邻近信道频率的抑制能力。不允许同时有两个信号进入接收机。一般地,隔离指标在60dB以上。
(3)交调抑制:
接收机会有双频交调失真。在发射机和功率放大器中,大信号时会出现三阶