無(wú)線通信射頻接收機(jī)中模擬基帶電路設(shè)計(jì)

俞杰 束敏 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二二研究所

無(wú)線通信射頻接收機(jī)中模擬基帶電路設(shè)計(jì)

俞杰 束敏 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二二研究所

我國(guó)的通信體系盡管有了很大的發(fā)展與進(jìn)步，各個(gè)技能也都不斷完善，但在無(wú)線通信的射頻接收發(fā)送方面，依然有著很多問(wèn)題。在對(duì)其射頻接收體系進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮許多可能發(fā)生的因素，有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。本文針對(duì)無(wú)線通信射頻接收機(jī)中的模擬基帶電路設(shè)計(jì)進(jìn)行探討與研究，并提出相關(guān)有效措施與合理建議。

無(wú)線通信 射頻接收機(jī) 模擬基帶電路

1 無(wú)線通信發(fā)展的背景與發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)如今的無(wú)線通信更具有兼容性、移動(dòng)性與靈活性，正向著更強(qiáng)的傳輸速率趨勢(shì)發(fā)展。無(wú)線通信中的兼容性與靈活性讓將來(lái)的手持設(shè)備可以覆蓋并且滿足不同通信協(xié)議的頻段與調(diào)制方式，同一裝置能夠在不同地域、國(guó)家使用，不用根據(jù)運(yùn)營(yíng)商與協(xié)議來(lái)進(jìn)行硬件的改變。這對(duì)電子供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，其能夠更快更好的讓產(chǎn)品在世界各地上市，增強(qiáng)了其市場(chǎng)占有率的同時(shí)，高傳輸率也將給以后的家庭用戶帶來(lái)非常大的重要變革。

2 無(wú)線通信射頻接收機(jī)對(duì)模擬基帶電路性能要求分析

無(wú)線通信的概念顧名思義就是不需要介質(zhì)就能夠傳輸信息，與有線網(wǎng)絡(luò)不同，它不需要運(yùn)用光纖與網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)進(jìn)行信息傳輸。而是利用電磁波進(jìn)行信息傳遞與運(yùn)輸。無(wú)線通信體系中，接收機(jī)要面對(duì)的首要問(wèn)題是因沒(méi)有傳遞介質(zhì)，其工作需又要在有強(qiáng)干擾信號(hào)下，檢驗(yàn)到在某一個(gè)特殊制定的頻段上很弱小的信號(hào)，這和有線通信相對(duì)比，大大的增強(qiáng)了系統(tǒng)的繁雜度。無(wú)線通信體系依據(jù)其覆蓋范圍，能夠分為四類，分別是無(wú)線廣域網(wǎng)、無(wú)線城域網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)與無(wú)線區(qū)域網(wǎng)這四種，其中無(wú)線廣域網(wǎng)作為全部無(wú)線通信體系中覆蓋范圍最廣、移動(dòng)性最好的通信系統(tǒng)；無(wú)線城域網(wǎng)則是主要涵蓋城鎮(zhèn)或者郊區(qū)這些地理區(qū)域比較大的通信系統(tǒng)；無(wú)線局域網(wǎng)主要是為了辦公場(chǎng)所與家庭的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的通信系統(tǒng)；無(wú)線個(gè)域網(wǎng)覆蓋的范圍比較小，主要是用于個(gè)人用戶間的無(wú)線連接。

2.1 無(wú)線通信射頻接收機(jī)的結(jié)構(gòu)概述

無(wú)線通信射頻接收機(jī)的大概工作內(nèi)容原理是：把接收的射頻信號(hào)運(yùn)用低噪音放大器進(jìn)行放大，再利用混頻器將信號(hào)從高頻移至低頻，然后運(yùn)用增益放大器與濾波器把信號(hào)再一步擴(kuò)大并把目標(biāo)信號(hào)過(guò)濾出，最后利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器把其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，交于數(shù)字基帶來(lái)處理。常見(jiàn)的接收機(jī)結(jié)構(gòu)為超外差接收機(jī)、鏡像抑制接收機(jī)、數(shù)字中頻接收機(jī)與亞采樣接收機(jī)。無(wú)線通信中接收機(jī)的模擬基帶電路主要處理通過(guò)射頻前端低噪音放大器放大與音頻混頻器下變頻以后的信號(hào)。在此過(guò)程中，模擬基帶電路的處理都是具有幅度較大的信號(hào)，所以設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的因素和射頻前端有些區(qū)別。

2.2 分析設(shè)置模擬基帶電路的設(shè)計(jì)

接收機(jī)在世界通用網(wǎng)絡(luò)模式下運(yùn)用的是零中頻構(gòu)架，在全球移動(dòng)通信系統(tǒng)的模式下利用數(shù)字低中頻的構(gòu)架。以上的接收機(jī)構(gòu)架，可以擁有更好的更強(qiáng)的可重構(gòu)性，把模擬基帶中所有模塊在以上協(xié)議基礎(chǔ)下進(jìn)行復(fù)用。針對(duì)可變的增益放大器，僅僅需要變更其階數(shù)與類型。這樣就能夠通過(guò)簡(jiǎn)便的裝置滿足各種協(xié)議的要求，既可以降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度又可以減小芯片的面積。模擬基帶電路的設(shè)計(jì)有很多電路模塊，分別是可變?cè)鲆娣糯笃?、可配置運(yùn)算放大器與電阻陣列三種。

2.3 模擬基帶電路設(shè)計(jì)的模塊內(nèi)容與設(shè)計(jì)分析

可變?cè)鲆娣糯笞鳛榻邮諜C(jī)中的一個(gè)主要模塊，其首要功能為把混頻以后的信號(hào)放大，讓接收機(jī)可以在不一樣的輸入功率下，其輸出功率依舊維持在合理的一個(gè)范圍內(nèi)，確保后面的工作可以穩(wěn)定的進(jìn)行。可配置運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)是模擬電路中的基礎(chǔ)，為了保障放大器的輸出范圍，應(yīng)該采取二級(jí)米勒的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。電阻列陣：閉環(huán)結(jié)構(gòu)的放大器是運(yùn)用電阻的并聯(lián)來(lái)從控制增益的，其增益是為了反饋電阻和輸入電阻的比例值。由于是反饋環(huán)路，所以可以采取電阻匹配來(lái)完成對(duì)增益的精準(zhǔn)控制。同時(shí)，增益的變化能夠運(yùn)用變更輸入電阻或反饋電阻值來(lái)完成。為了避免前級(jí)電路被增益的變更所影響，可采用差分短接的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)增益變化。

3 基帶電路設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性分析

傳統(tǒng)的穩(wěn)定性分析法一直是看相位裕度和增益裕度這兩個(gè)方面。這種判斷分析的方法還不夠完善，由于反饋環(huán)路在運(yùn)放接成了反饋形式后會(huì)引入一部分的相移。需要分析整個(gè)環(huán)路的穩(wěn)定性。因此，可以運(yùn)用兩種辦法進(jìn)行有效分析，一是斷開(kāi)反饋環(huán)路，推動(dòng)整個(gè)環(huán)路運(yùn)輸函數(shù)，再根據(jù)相位裕度與增益裕度進(jìn)行穩(wěn)定性的判斷，二是一種運(yùn)用閉環(huán)來(lái)傳遞函數(shù)的軌跡進(jìn)行穩(wěn)定性的判斷。此方法不僅解決了傳統(tǒng)的判斷穩(wěn)定性方法中的缺陷同時(shí)也提高了其質(zhì)量與效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷進(jìn)步與無(wú)線通信的迅速發(fā)展，給人們的生活需求提供了保障。現(xiàn)如今，通信系統(tǒng)通過(guò)支持高數(shù)據(jù)率來(lái)實(shí)現(xiàn)高清視頻的播放，也可以運(yùn)用數(shù)字圖像的壓縮技術(shù)來(lái)減少信息量。而在無(wú)線通信迅速發(fā)展的同時(shí)，其模擬基帶電路的設(shè)計(jì)在其中起著很重要的作用。因此要加大對(duì)無(wú)線通信射頻接收機(jī)中模擬基帶的設(shè)計(jì)重視程度，以保證無(wú)線通信的質(zhì)量與發(fā)展。

[1]彭亞濤.無(wú)線通信基站射頻前端模塊關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 2015.

[2]張勝.寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)射頻收發(fā)前端研究[D].杭州電子科技大學(xué),2011.

[3]查文杰.UHF波段多載波高功率線性放大器研究[D].電子科技大學(xué),2007.