射頻無線通信系統之發射和接收

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、調制解調、放大、濾波等功能。

射頻電路根據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. 根據應用領域：

- 通信射頻電路：包括無線通信系統中的射頻前端、天線、調制解調器等。

- 雷達射頻電路：用于雷達系統中的發射和接收模塊、濾波器、放大器等。

- 衛星通信射頻電路：處理衛星通信中的頻率轉換、放大、調制解調等。

3. 根據功能和組成：

- 放大器：用于放大信號的幅度。

- 混頻器：用于對信號進行調頻、解調或頻率轉換操作。

- 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：用于發送和接收無線信號。

4. 根據封裝形式：

- 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的框圖，下面以這個系統為例分析射頻電路在整個無線通信系統中的作用。

圖典型射頻系統方框圖

這是一個無線通信收發機（tranceiver）的系統模型，它包含了發射機電路、接收機電路以及通信天線。這個收發機可以應用于個人通信和無線局域網絡中。在這個系統中，數字處理部分主要是對數字信號進行處理，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：發射部分和接收部分。

發射部分的主要作用是：數- 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過混頻器上變頻成射頻調制信號，射頻信號經過天線輻射到空間中去。接收部分的主要作用是：空間輻射信號經過天線耦合到接收電路中去，接收到的微弱信號經過低噪聲放大器被放大后與本地振蕩信號經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-數轉換器轉換成數字信號，然后進入數字處理部分處理。

射頻電路和模擬電路區別

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

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、調制器、解調器等組件和技術。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、穩定性和線性度。

以上是射頻電路和模擬電路的一些基本區別。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