寬帶無線通信射頻收發前端設計

近年來,寬帶無線通信由于其平均功率低、頻譜利用率高、保密性好及多徑分辨能力強,已成為全球通信領域研究的熱點技術。

　　寬帶無線通信系統(BWCS)主要由RF前端、數據調制解調、通信協議及相關算法部分組成,其中RF前端是關鍵部分。本文設計了一種TDD模式無線寬帶射頻子系統,該系統可實現收發通道RF前端的所有功能,能夠滿足SC2FDE調制信號的收發要求,可應用于應急通信、指揮調度、無線監控、野外作業、海上作業等多媒體傳輸方案中,可實現點對點同頻雙工寬帶傳輸,且該系統中內置GPS模塊,通過定位算法向中心站上傳位置信息,圖1為RF前端結構框圖。

圖1　RF前端結構框圖

　　1　RF系統設計要求

　　1. 1　設計指標

　　BWCS工作頻段: 325 MHz～355 MHz,信道帶寬為8 MHz,根據BWCS通信要求規劃RF收發信道的性能指標,表1為RF收發信道設計指標要求。

表1　RF收發信道指標

　　1. 2接收機RF設計要求

　　接收機要求在引入失真最小的情況下,將接收到的信號轉化為有用信息。噪聲和干擾是影響接收機性能的無用信號,接收機輸出有用信號要大于無用信號一定的功率,即滿足最小信噪比要求。

　　靈敏度是保證接收機輸出達到最小信噪比的最小輸入功率值,噪聲系數是整個接收機系統的噪聲值,噪聲系數和靈敏度之間的關系為:

　　其中NF為噪聲系數, Pmin為靈敏度, SNRmin為最小信噪比。

　　動態范圍是接收機接收信號功率的最大值與最小值的差值,用公式表示為:

　　DR為動態范圍, Pmax為最大可接收信號功率值, Pmin為最小可接收信號功率值。

　　1. 3　發射機RF設計要求

　　發射機是將基帶信號變頻到射頻信號,并放大到足夠的功率發射,發射功率和鄰道抑制是發射機兩個重要的指標。

　　發射功率的設定和系統的通信距離、調制方式、最小信噪比、工作環境等有關,功率太小達不到最低信噪比的要求,功率太大將對鄰道產生干擾。

　　發射機的非線性特性將產生很多諧波成分,鄰道抑制是對諧波要求的指標,要求諧波功率小于有用信道功率一定值。

　　2　設計思路及實現方案

　　本文采用超外差模式實現收發機RF前端,接收與發射采用TDD模式切換,通過兩次變頻達到所需頻段,收發射頻信號頻段為325MHz～355MHz,信道帶寬8MHz,中頻為10MHz。