射频和通信
① 射频的通信体系
在整个射频通信中,主要包含以下几种频率:传输频率、接收频率、中频和基带频率。基带频率是用来调制数据的信号频率。而真正的传输频率则比基带频率高很多,一般的频谱范围是500MHz到38GHz,数据信号也是在此高频下进行传输的。一般来说,射频系统具有非常强大的传输调制信号的功能,即使在有干扰信号和阻断信号[z2] 的情况下,该系统也可以做到以最高的质量发送并且以最好的灵敏度接收调制信号。阻断信号主要有两种:带内阻断信号和带外阻断信号。带外阻断信号是指分布在信号频谱之外的无关信号,例如由其它无线传输技术产生的数据信号。带内阻断信号则分布在我们感兴趣的信号频谱之内,例如由相同的无线传输技术在其它终端产生的数据信号。对于无线通信而言,要成功地实现射频接收功能,必须要过滤掉这两种阻断信号。中频多被用来作为传输/接受频率和基带频率的过渡,而这种传输方式正是超外差结构的基础。一般而言,带外阻断信号可以被天线自带的滤波器过滤掉。而中频的存在使我们有机会在信号被混合到基带频率并做数字处理之前将带内阻断信号滤除。另一方面,在发送端,中频常被用来滤除所有从基带转换到中频这个过程中可能产生的伪数据和噪声。
采用超外差结构的另外一种实现方法是利用中频采样来减少信号链上的器件个数。这种方法选择在中频对信号进行采样,而不是在采样前先将信号混合到基带。在第一种超外差结构中,从中频到基带的转换过程需要以下器件:本机锁相环、智能解调器(混频器)和双向ADC(模拟-数字转换器)。如果选择在中频进行采样,那这三个器件可以用一个高性能的ADC来代替。这不仅可以降低信号链的复杂程度,还可以提高信号解调的质量。
但是,如果在下行基带转换器里应用高质量智能解调器,也能得到非常好的通信效果。如果能使本机锁相环和射频器件的漏电足够小,基带的直流失调便可最小化。除此之外,解调器的相位分离功能可以做到非常准确的90度的相位分离,这将确保信号解调时,误差向量的值不会变坏或者只是变坏一点。最后,如果我们在使用智能解调器的同时,使用一个具有低相位噪声的锁相环,将会确保基带输出信号的低噪声,并且因此获得一个好的位错误率(BER)。
因为ADC要在越来越高的频率下工作,所以中频采样结构的功耗变得比第一种超外差结构越来越高,并因此而越来越昂贵,这是中频采样结构的最主要的缺点。由于这个原因,基于中频采样的射频结构往往更适合那些在相对低频或者中频的应用,毕竟这些频段对成本的影响不大。不过随着科技的发展,尤其是CMOS工艺的引进,使得集成高性能的器件和电路的价格越来越低,在不远的将来,中频采样结构将不再是一种昂贵的选择。
在射频通信中应用的第三种结构是直接转换结构(见图3)。由于直接转换结构直接将基带信号和射频信号在同一进程中混合在一起,这使得该结构的信号链路最为简单,它所需要的元器件最少。与其它两种结构不同的是,它将不需要中频处理和声表面波(SAW)滤波器。
直接转换结构的主要优点是:价格便宜、小型化、低功耗,并且没有中频转换相关器件。这些优点使得这种结构非常适合在低功耗、便携式终端的应用。尽管如此,一些高性能器件的使用为直接转换结构应用在高端市场打开了方便之门。事实上,正是这些高性能器件的使用,使得直接转换结构受到越来越多的关注。
由于在直接转换结构中没有中频处理单元,带内阻断信号的功率将直接传递到混频器和模数转换器(如果信号链路上含有模数转换器)。低噪声的混频器将确保弱信号不会被噪声和阻断信号所淹没。另外,由于混频器具有高的输出摆幅和低的失真,阻断信号既不会过驱动整个系统也不会调制到我们需要的载波信号上。
对于基带超外差接收器,如果在本机锁相环和射频输入之间存在泄漏通路,就一定会产生直流失调。对于和全球移动通信系统类似的支持跳频的一些射频应用来说,频率的跳变将导致本机锁相环路漏电的改变,并最终导致整个系统的直流失调的跳变。如果要纠正它,必须在系统中引入一个直流失调的补偿环路。尽管如此,在那些不需要跳频的应用中,本机锁相环的漏电是不变的,因此动态直流失调的补偿意义不大。
在传输端,由于不能有效降低带内噪声和失真,采用直接转换结构的射频发射机必须是由那些动态范围大的元器件构成。
在基站的相关应用中,由于面积和频道密度要被重点考虑,直接转换结构尤其被看好。因为从基站的角度看,带内阻断信号是不存在的(也就是说基站自己将处理带内阻断信号),所以,即使直接转换结构缺乏滤除带内阻断信号的功能也是可以接受的。
当然,选择何种射频电路结构应该由市场应用来决定。这些指导设计的因素包括:从设计到产品进入市场的时间、成本、外形、功能指标、灵活性、能否支持多种不同的应用模式等等。如何针对一个确定的应用去选择合适的射频结构不在本文的介绍范围之内。但是可以明确的是,如今一些射频器件制造商已经可以提供各种针对性的服务以帮助我们设计合适的射频系统,在整个结构设计的过程中,他们甚至可以提供几位富有经验的工程师为我们答疑解惑。 在整个研发过程中,你对相关技术了解得越多,你就越能优化你的设计。举例来说,你在设计中使用一个比较昂贵的器件或许可以降低整个系统的成本,换句话说,有的时候在一些器件上多投入几个美分,就可以充分地延长同样电池的使用时间。
另一个要注意的地方是功率检测器,它将发射机实际产生的发射功率与理论值相比较以判断是否超出可承受的范围。由于发射信号的时候发射机必须工作在一定的功率范围内,再加上实际环境肯定会导致电路功耗发生一定的跳变,功率检测器的作用就显得非常重要。当终端的发射功率低于理论范围时,基站就不会识别此信号,相反,如果终端的发射功率超出了理论范围,此信号就会掩盖它相邻的信号。
可是,从功耗的角度来看,如果系统的发射功率在理论范围的高端,将导致相对更多的系统功耗,并最终降低电池的使用寿命,除非系统一定要通过提高发射功率来克服远近争用。就一般情况而言,器件的发射功率越接近理论范围的低端,电池的使用率就越高。如果要尽可能让器件的发射功率呆在理论范围的低端,就必须有一个非常灵敏的功率检测器来保证发射功率不会跌出理论上可接受的功率范围,因此,在低发射功率(也就是低功耗)与高灵敏度的功率检测器之间存在一个折中。
基于对数的功率检测器可以在非常宽的动态范围内提供高精度的功率检测,其测量对象既可以是功率在几个毫瓦的弱信号,也可以是功率在瓦级的强信号。在类似于无线局域网标准(802.11)或WiMAX无线宽带标准的一些无线通信标准下,信号均峰值比率的跳变会导致基于对数的功率检测器的灵敏度下降。举例来说,当终端从低的数据交换率(比如上载一个纯文本信息)转变到高的数据交换率(比如下载一个新的图形标识和或者声音文件)时,数据交换率的动态增长和调制的变化将导致信号均峰值比率的跳变,与此同时,基于对数的功率检测器将会比正常情况多或少地检测到发射功率;如果最终检测的结果过高,就会促使系统自动降低发射功率,一旦实际功率低于理论功率范围的下限,整个通信将会被迫中断。
对于上面这类应用来说,均方根(RMS)功率检测器更为合适。均方根功率检测器不仅可以工作在很宽的动态范围内,还可以在数据交换率跳变的情况下准确地检测出发射功率。不过,具有同样宽的动态范围的均方根功率检测器比基于对数的功率检测器要稍微贵一些,因此,在价格和性能上同样存在一个折中。如果你的应用不需要很高的精度,那么一个基于对数的功率检测器或者一个较窄动态范围的均方根功率检测器无疑都是你省钱的选择。 对于便携式终端的应用,器件尺寸的大小是设计时要重点考虑的因素。由于许多射频应用都是在便携式产品领域,芯片卖主时常要求许多不同的封装模式。越小的封 装常常意味着更加高的性能要求,我们必须注意当封装尺寸小到一定程度的时候,芯片便会出现意外。由于封装尺寸越来越小,当芯片工作在发射模式的时候,芯片的散热将会越来越困难。为了解决这个问题,许多小的封装常常使用散热片以减小芯片的热阻抗。它只有一堆管脚和薄薄的一层塑料外壳用以保护芯片。
让选择更有余地
当你决定设计各个功能模块的时候,一定要认真考虑你的设计最终将应用在哪些射频领域。举例来说,你或许需要为你的客户提供一系列基于本地频率的射频通信系统。考虑到设计一个射频通信系统的复杂程度,最为有利的方法是先搭建一个应用简单的但是可以做许多适应性改进(比如支持多种频率)的射频通信系统。如果用这种方法,你只需要用很少的时间去建立一个可用的射频通信系统,并且可以腾出更多的时间去应付那些针对特别需求的设计。
举个例子,一个范围在直流到10GHz的功率检测器可以适用于任何无线标准。如果使用更加精确、更加稳定(例如对温度稳定)的高质量器件,而相关的应用又不需要这么高的精度和稳定性,这无疑会增加设计的成本。尽可能地使用单个器件或许可以完全抵消其它部分的代价并且略有赢余。与此同时,还有可能缩短从设计到产品上市的时间。
如果你要考虑在你的设计中引入射频技术,你并不需要匆忙地决定一个实现射频功能的结构。在最终决定系统结构前,必须好好考虑你的卖主的市场应用,并且要考虑到随着时间的推移,一些新的射频功能将被要求在你的产品中实现。
② 通信工程与射频
射频与微波技术相对来说是比较难学的学科,也就是说做射频的电子工程师相对较少,竞争也少些,所以,你如果打算长期做技术工作,你就学射频与微波技术。而信息论与编码这类学科有可能上升到系统分析、设计工作中,也就是说可以上到技术管理工作。所以还是要看你自己的长期打算和爱好。
③ 关于射频通信系统的几个问题,还请高手解决一下!!!!!!!!!
这些优点总结的很好:
1、由于射频频率高,可以利用更宽的频带和更高的信息容量;
==>射频工作在几百兆赫兹以上,如wi-fi 和 蓝牙,工作在2.4GHz频段, 2.4G wifi 支持14个channel,一般带宽为20MHz, carrier wave 携带信息量大.
2、射频中的电容和电感尺寸减小;
==>射频模组一般都很小,因为L C高频特性原因, 其尺寸较小,一般尺寸为 0201 , 0204 ,0603等
3、射频通信可以提供更多的可用频谱;
==>频率范围从300KHz~30GHz之间都称为射频,运用展频技术和各种调制方式,可以在许多工作频段实现. 如 GSM手机 900MHz 和 1800Hz , wifi 2.4GHz 和 5GHz ,蓝牙 2.4Ghz, GPS 1.6GHz等等很多.
4、通信信道之间的频率间隙增大,减小的信道之间的相互干扰;
==>拿wifi来讲,20MHZ带宽下,通频带只有中间几MHz 来传输信号,相邻两个信道传输信号之间,可间隔十几MHz,有效抑制Adjacent channel 干扰.
5、可以利用小尺寸天线获得高增益;
==>天线我不是很懂,你网络一下天线增益, 文库里有不少文章
希望帮到你
④ 射频通信和射频集成电路的区别是什么
主要是针对的频率不一样,毫米波和微波的频率要比射频高。广义上说微波可以指专属300MHz-300GHz的信号,射频指3KHz-300GHz的信号,但是工程上他们通常表示特定频率的应用。射频集成电路(RFIC)一般工作在3GHz以下频率。而微波集成电路通常工作在3GHz以上,毫米波集成电路工作在30GHz以上。当然这种区分也不是绝对的。在介质电路中,电磁波的波长比真空中要小,所以只要实际传输波长达到毫米量级,就可以称作毫米波电路。
由于频率不一样,工作波长差别很大。因此电路的尺寸也不同,RFIC的尺寸就要比微波/毫米波电路大得多。频率越高,集成电路的精密度越高。对加工误差的要求越高。
另外由于电磁波频率越高,发射性越强,所以在高频电路的设计上有更多需要注意的地方。
希望我的回答对你有帮助,!
⑤ 什么是射频通信
!.相关概念:
射频是指该频率的载波功率能通过天线发射出去(反之亦然),以交变的电磁场形式在自由空间以光速传播,碰到不同介质时传播速率发生变化,也会发生电磁波反射、折射、绕射、穿透等,引起各种损耗。在金属线传输时具有趋肤效应现象。
2.具体参数
该频率在各种无源和有源电路中R、L、C各参数反映出是分布参数。因此说所谓射频RF(Radio Frequency)是指频率较高,可用于发射无线电频率,一般常指几十到几百兆赫的频段,即VHF-UHF频段。而更高的频率,则称为微波。广义地说,在无线电频谱上微波是指频率为300MHz-300GHz的无线电波,其相应的波长范围是在1m~0.1mm;一般更具体的指1~30GHz频段,即波长在厘米范围的厘米波。频率更高的则称之为毫米波、亚毫米波段。因而,移动通信中的CDMA、GSM等系统所采用的800 MHz、900 MHz频段属于射频RF范畴,也即UHF频段(也可看作微波的低端);而第三代移动通信3G的工作频段就是在微波范围内。
⑥ 请问射频技术在无线通信中是如何作用的无线通信系统中一定需要射频芯片吗它的作用是什么
射频芯片就是无线发射芯片 ,当采用分立元件时,只是简单的调 制和发射 ,作为完整的芯片,负现数据的输入、接收、暂存、打包及功率调节速度调节等复杂的功能,用分立元显然无法实现,许多功能单靠单片机很难实现,因此无线通信系统必须采用独立的射频芯片或模块