第四章 微波收发技术(现代接收技术及其集成)

微波通信技术第四章微波收发技术上/变频技术本章主要内容微波工程常用单位和表示方法微波收发系统的组成和技术指标上/下变频技术系统的非线性和补偿措施系统的噪声和灵敏度微波收发系统中的频率源技术现代接收机设计技术微波工程常用单位和表示方法dBdBm、dBWdBc5miles200ft(0.7db/100ft)100ft(0.7db/100ft)TransmitReceive(117dBloss)Antennagain2dBeach37dBm–0.7dB+2dB–117dB+2dB–1.4dB=–78.1dBm

微波工程常用单位和表示方法放大器混频器隔离器频率源滤波器微波收发系统的组成数字I/Q调制信号中频调制信号射频调制信号微波调制信号数字基带信号模拟I/Q调制信号本振CW信号本振CW信号微波收发系统的组成频分系统时分系统频分系统的射频框图发信机的射频主要技术指标发射频率发射频率准确度、稳定度发射功率发射机带宽发射机幅频特性杂散抑制度、谐波抑制度非线性指标（1dB压缩点、三阶交调）相位噪声发射频率无线电委员会的规划通信容量大小通信距离、大气吸收、雨衰设备复杂度、成本频率准确度=fx-f0f0频率源的实际输出频率频率源的标称值频率准确度：实际频率和标称值的差比标称值。发射功率链路预算（通信距离、频率、接收机灵敏度，收发天线）衰落储备功放效率和系统功耗要求发射机带宽图示为码速率为10Mbps的QPSK调制频谱频谱发射机幅频特性杂散抑制度谐波抑制度非线性参数相位噪声——来源oV(t)=[A+E(t)]sin[2ft+(t)]o真实CW信号WhereE(t)=randomamplitudefluctuations(t)=randomphasefluctuations424V(t)

E(t)(t)理想CW信号WhereA=nominalamplitudeof=nominalfrequencyo424V(t)

V(t)=Asin2ftoo相位噪声指标的定义f0ff0-fmf0+fm1Hz带宽f0f理想频谱实际频谱相位噪声和相位抖动的关系ABS(f)radHz2[degrees]S(f)ABPhaseJitter=3602[rad]S(f)ABPhaseJitter==[dB]Relativeto1radrmsPhaseJitter=Totalrmsphasedeviationwithinaspecifiedbandwidth相位噪声和寄生调频的关系ABS(f)radHz2[Hz]fS(f)df2ABResidualFM==S(f)dfABResidualFM=Totalrmsfrequencydeviationwithinaspecifiedbandwidth相位噪声对通信系统的影响PhaseNoiseAmplitudeNoise频率稳定度fx-f0f0频率源的实际输出频率频率源的标称值max频率稳定度：在一定时间范围内t频率准确度变化频率稳定度类型长期频率稳定度t>1天取决于电源元件和有源器件的老化特性。短期频率稳定度t<1天取决于温度变化、电压变化和电路参数的不稳定。瞬时频率稳定度

t<1S

由振荡器的内部噪声导致的频率起伏阿仑方差阿仑方差定义为每次测量的取样时间标称频率第2i次测量的频率值第1i次测量的频率值测量方法：取样时间，测定时的平均频率f1i，然后无间隙地测量另一个取样时间的平均频率f2i，将(f1i

,f2i)作为第i组数据，共取n组。阿仑稳定度：s(t)=y(t)/f0发射机主要组成部件正交调制器上变频器本振频率源功率放大器滤波器、双工器微波开关正交调制器p/2载波I:Q:IQ上变频器主要技术指标：

RF工作频率 LO工作频率 IF工作频率 变频损耗 LO/RF隔离 LO/IF隔离 RF/IF隔离 三阶交调系数IM3 P1dB(Input) IP3(Input)常用的上变频器：变容管上变频器－功率容量大－变频损耗小－有一定的功率增益晶体管上变频器－变频增益小－本振功率小肖特基二极管－功率容量小

－变频损耗较大上变频寄生信号图本振频率源频率源的主要技术指标频率稳定度频率准确度杂散电平谐波电平调制线性频率牵引系数推频系数漂移系数输出功率稳定度频率源的主要实现方式介质稳频振荡器倍频链式频率源锁相频率源PLL频率源DDS频率源PLL+DDS频率源滤波器——类型LC滤波器陶瓷滤波器微带滤波器

—平行耦合线滤波器

—交指滤波器SAW滤波器介质滤波器腔体滤波器

—梳妆线滤波器

—交指滤波器

—同轴腔滤波器E面鳍波导滤波器滤波器——技术指标 滤波器的形式：低通、高通、带通、带阻响应形式：切比雪夫、巴特沃斯、椭圆函数、高斯函数滤波器的类型中心频率、截止频率插入损耗带内波纹 带宽 阻带抑制滤波器的阶数功率容量

功率放大器功率放大器的主要技术指标输出功率效率三阶互调失真增益寄生输出接收机的基本结构接收机的主要技术指标噪声系数接收机灵敏度接收机增益和动态范围接收机带宽接收机选择性（幅频特性）I/Q正交特性（幅度、相位一致性）相位噪声杂散和谐波抑制度频率准确度、稳定度接收机噪声系数——噪声来源热噪声导体内部电子的热运动和电子器件中的载流子的不规则运动所产生的噪声.各种干扰噪声主要是由电波多径传播、阻抗失配、电源波动及其它信道的干扰所产生的噪声。波形失真传输设备的线性失真与非线性失真所产生的噪声外部噪声外部设备的电磁干扰、各种雷电和云层放电所辐射的电磁干扰和宇宙间其它星系辐射的电磁干扰所产生的噪声。噪声系数的定义输入端信噪比输出端信噪比级联系统的噪声系数其中，F1，F2，F3为各级噪声系数，G1，G2，G3为各级增益级联后的噪声系数：

接收机噪声系数的设计应合理地分配各级电路的噪声系数和增益在一定条件下,系统的噪声系数只取决于系统的第1级电路的噪声系数接收机主要组成部件低噪声放大器下变频器正交解调器自动增益放大器低噪声放大器下变频器主要技术指标：

RF工作频率 LO工作频率 IF工作频率 变频损耗 LO/RF隔离 LO/IF隔离 RF/IF隔离 三阶交调截止点 P1dB(Input) IP3(Input)正交解调器自动增益放大器模拟AGC放大器数控AGC放大器现