淺談幾種常見的射頻電路類型及主要指標

1、低噪聲放大器（LNA）

LNA是一種特殊的放大器，主要用于射頻接收機前端，將天線接收的信號以小的噪聲和大的增益進行放大，對提高接收信號質量，降低噪聲干擾，提高接收靈敏度有著極其重要的意義，它的性能好壞關系到整個通信系統(tǒng)的質量。

低噪聲放大器的主要指標有：噪聲系數(shù)（NF）、增益（Gain）、輸入輸出阻抗匹配程度（S11、S22、輸入輸出回波損耗或輸入輸出VSWR）、線性性能（三階交調點和1dB壓縮點）、反向隔離（S12）等。由于LNA位于鄰近天線的最前端，它的性能好壞會直接影響接收機接收信號的質量。為了保證經(jīng)天線接收的信號能在接收機的最后一級得到恢復，LNA需要在放大信號的同時產(chǎn)生盡可能低的噪聲和失真。因此，在生產(chǎn)測試中，我們主要關注LNA的增益和噪聲系數(shù)這兩個參數(shù)。

2、射頻功率放大器（PA）

射頻功率放大器用于發(fā)射機的末級，它將已調制的頻帶信號放大到所需要的功率值，送到天線中發(fā)射，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機可以收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。不同的應用場合對發(fā)射功率的大小要求不一，如移動通信基站的發(fā)射功率可達上百瓦，衛(wèi)星通信的發(fā)射功率可達上千瓦，而便攜式無線通信設備卻只需幾十毫瓦到幾百毫瓦。

射頻功率放大器的主要指標有工作頻段、輸出功率、功率增益和增益平坦度、噪聲系數(shù)、輸入輸出駐波比、輸入輸出三階交調點、鄰道功率比、效率等。與低噪聲放大器相比，射頻功率放大器除了要滿足一定的增益、駐波比、帶寬，還要有高的輸出功率和轉換效率及小的非線性失真。

3、射頻濾波器

射頻濾波器主要用于濾去不需要的信號保留有用信號，是具有選頻特性的二端口器件，它對通帶內(nèi)頻率信號呈現(xiàn)匹配傳輸，對阻帶頻率信號失配而進行發(fā)射衰減，從而實現(xiàn)信號頻譜過濾功能。

根據(jù)不同的選頻特性，濾波器可以分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器，這是最基本的四種濾波器。圖1歸納了四種濾波器的衰減系數(shù)與歸一化角頻率的關系。根據(jù)不同的實現(xiàn)方法，濾波器可分為使用無源器件（如電感、電容和傳輸線）實現(xiàn)的無源濾波器和使用有源器件（如晶體管和運算放大器）實現(xiàn)的有源濾波器。

在分析測試濾波器時，應考慮的主要指標有：插入損耗（IL）、紋波系數(shù)、駐波比（VSWR）、帶寬（BW）、矩形系數(shù)（SF）、阻帶抑制和品質因數(shù)Q等。

4、混頻器

混頻器（Mixer）是通信系統(tǒng)的重要組成部件，主要用于信號的頻率轉換，即將信號的頻率由一個值變換成另一個值?；祛l器可分為有源混頻器和無源混頻器。無源混頻器常用二極管和工作在可變電阻區(qū)的場效應管（不加直流偏置）構成，增益小于1，線性范圍大，速度快；有源混頻器由場效應管（加直流偏置）和雙極型晶體管構成，增益大于1，可以降低混頻后各級噪聲對接收機總噪聲的影響。

如圖2所示，混頻器是一個三端口電路，有兩個輸入端口，一個輸出端口。通常這三個端口一個是射頻（RF），一個是中頻（IF），一個是本地振蕩（LO）。其中LO總是輸入，RF和IF中任一個作為輸入后，則另一個為輸出。混頻器是通過內(nèi)部的非線性乘法來獲得所需頻率分量的，它工作于非線性狀態(tài)會產(chǎn)生許多不想要的非線性頻率分量?；祛l器有9個S參數(shù)，但在實際應用或測試中，只關注S11、S13、S21、S22、S23這5個S參數(shù)。

混頻器的主要指標有：增益、變頻損耗、NF、IIP3、輸入輸出阻抗和口間隔離等。