射頻無線通信系統(tǒng)之發(fā)射和接收

什么是射頻電路

射頻電路是專門用于處理高頻信號的電路，在通信、雷達、遙感等領域得到廣泛應用。射頻電路可以完成信號的傳輸、調(diào)制解調(diào)、放大、濾波等功能。

射頻電路根據(jù)其功能和應用領域的不同，可以進行多種分類。以下是幾種常見的射頻電路分類：

1. 根據(jù)頻率范圍：

- 低頻射頻電路：頻率范圍一般在幾百千赫茲（kHz）到幾兆赫茲（MHz）之間。

- 中頻（中頻率）射頻電路：頻率范圍一般在幾兆赫茲（MHz）到幾十兆赫茲（MHz）之間。

- 高頻射頻電路：頻率范圍一般在幾十兆赫茲（MHz）到幾百吉赫茲（GHz）之間。

- 毫米波射頻電路：頻率范圍一般在幾百吉赫茲（GHz）以上。

2. 根據(jù)應用領域：

- 通信射頻電路：包括無線通信系統(tǒng)中的射頻前端、天線、調(diào)制解調(diào)器等。

- 雷達射頻電路：用于雷達系統(tǒng)中的發(fā)射和接收模塊、濾波器、放大器等。

- 衛(wèi)星通信射頻電路：處理衛(wèi)星通信中的頻率轉換、放大、調(diào)制解調(diào)等。

3. 根據(jù)功能和組成：

- 放大器：用于放大信號的幅度。

- 混頻器：用于對信號進行調(diào)頻、解調(diào)或頻率轉換操作。

- 頻率合成器：用于生成特定頻率的信號。

- 濾波器：用于選擇或排除特定頻率范圍的信號。

- 天線：用于發(fā)送和接收無線信號。

4. 根據(jù)封裝形式：

- 芯片級射頻電路：以芯片形式封裝的射頻電路，通常應用于集成電路中。

- 模塊級射頻電路：以模塊形式封裝的射頻電路，擁有更高的集成度和易于應用。

射頻電路最主要的應用領域就是無線通信，圖1.1為一個典型的無線通信系統(tǒng)的框圖，下面以這個系統(tǒng)為例分析射頻電路在整個無線通信系統(tǒng)中的作用。

圖典型射頻系統(tǒng)方框圖

這是一個無線通信收發(fā)機（tranceiver）的系統(tǒng)模型，它包含了發(fā)射機電路、接收機電路以及通信天線。這個收發(fā)機可以應用于個人通信和無線局域網(wǎng)絡中。在這個系統(tǒng)中，數(shù)字處理部分主要是對數(shù)字信號進行處理，包括采樣、壓縮、編碼等;然后通過A/D轉換器轉換器變成模擬形式進入模擬信號電路單元。

模擬信號電路分為兩部分：發(fā)射部分和接收部分。

發(fā)射部分的主要作用是：數(shù)- 模轉換輸出的低頻模擬信號與本地振蕩器提供的高頻載波經(jīng)過混頻器上變頻成射頻調(diào)制信號，射頻信號經(jīng)過天線輻射到空間中去。接收部分的主要作用是：空間輻射信號經(jīng)過天線耦合到接收電路中去，接收到的微弱信號經(jīng)過低噪聲放大器被放大后與本地振蕩信號經(jīng)過混頻器下變頻為包含中頻信號分量的信號。濾波器的作用就是將有用的中頻信號濾出來后輸入模-數(shù)轉換器轉換成數(shù)字信號，然后進入數(shù)字處理部分處理。

射頻電路和模擬電路區(qū)別

射頻電路和模擬電路是電子領域中兩個重要的概念，它們存在一些區(qū)別，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

頻率范圍：

- 射頻電路：射頻電路主要專注于處理和傳輸高頻信號，通常涵蓋從幾百千赫茲（kHz）到幾十吉赫茲（GHz）的頻率范圍。射頻電路常見于無線通信、雷達、衛(wèi)星通信、射頻識別（RFID）等領域。

- 模擬電路：模擬電路廣泛應用于低頻信號處理，其頻率范圍通常包含幾赫茲（Hz）到幾百千赫茲（kHz）。

信號處理方式：

- 射頻電路：射頻電路面對的是以頻率為主導的信號處理，涉及到天線、濾波器、放大器、混頻器、調(diào)制器、解調(diào)器等組件和技術。射頻電路通常需要考慮傳輸線特性、阻抗匹配、功率放大等問題。

- 模擬電路：模擬電路主要處理的是連續(xù)的電壓和電流信號，涉及到放大器、濾波器、運算放大器、模擬開關等。模擬電路側重于實現(xiàn)各種電壓和電流的處理、放大、傳輸和濾波等操作。

抗干擾能力：

- 射頻電路：射頻電路要求具備良好的抗干擾能力，因為射頻信號更容易受到電磁干擾的影響。為此，射頻電路通常采用特殊的屏蔽和濾波措施，以減小來自其他設備或環(huán)境的干擾。

- 模擬電路：模擬電路也需要一定的抗干擾能力，但相較于射頻電路，對干擾的要求更為寬松。模擬電路更注重信號的精確度、穩(wěn)定性和線性度。

以上是射頻電路和模擬電路的一些基本區(qū)別。射頻電路主要關注高頻信號的傳輸與處理，而模擬電路則更多地處理低頻信號和連續(xù)的電壓/電流信號。盡管存在差異，但在很多應用中，射頻電路和模擬電路也會有交叉和相互結合的情況。

審核編輯：黃飛