寬帶無線通信射頻收發前端設計研究

李宣宏

（維沃移動通信有限公司，廣東 東莞 523861）

0 引 言

隨著信息技術的不斷發展和進步，移動通信領域的技術應用效果受到了廣泛關注。為提升信息高速傳輸的質量水平，需要整合射頻（Radio Frequency，RF）技術內容，為信號的傳遞和接收處理提供保障。

1 寬帶無線通信系統概述

寬帶無線通信系統的應用范圍不斷擴大，其平均功率較低，頻譜利用率較高，能建立較為安全的信息傳遞模式，最大程度上提高通信質量。

1.1 組成部分

（1）基帶處理單元。作為寬帶無線通信系統的基礎，其最關鍵的功能就是實現對數據信道的編碼處理，并且配合補碼鍵控（Complementary Code Keying，CCK）調制解調、同步時鐘提取等模塊實現信息的控制和匯總。

（2）中頻處理單元。在寬帶無線通信系統中能實現頻率的轉換，并且借助上下變頻控制實現射頻處理和中頻處理的轉換，從而最大程度上完成數字信號和模擬信號的互聯，維持寬帶無線通信工作的合理效果。

（3）射頻單元。作為信息傳輸的核心，其發送端能將語音信息、數據信息以及圖像信息等調制為匹配應用的信號內容，配合濾波處理、放大操作等環節就能快速完成信號的傳遞，保證發送的及時性和準確性。與此同時，射頻單元的接收端獲取射頻信號，在信號放大處理、濾波以及變頻分析等一系列操作結束后，就能將固定的中頻信號直接輸入到中頻處理模塊中，以便于后續開展對應的信號信息處理工作，最大程度上維持寬帶無線通信射頻應用的平衡性。

（4）協調與控制單元。其主要包括協調控制單元、數據組幀單元以及完整性檢測處理單元等，結合數據信息完成對應接口的控制，從而實現數據傳輸的合理性，也能有效保證數據應用處理的規范效果[1]。

1.2 射頻發射系統工作原理

1.2.1 射頻發射機

射頻發射機在實際應用中主要是完成信號的發射工作，無線射頻處理要借助對應的放大方式將變頻、濾波過程等進行有效處理，以保證低頻基帶信號轉換為高頻射頻信號。在實際轉變的過程中，天線信號收集、調制器信號調制以及數模轉換器信號轉換等工作相繼落實，從而建立有效的信號處理模式，確保傳遞信號的規范性和科學性，也能有效維持模擬調制和數字調制等工作的基本效果。

射頻發射系統中，本振器是較為常見的元件，由數字分頻、鑒相器以及鎖相環等部分共同組成。信號在經過調制處理后，要直接匯總在混頻器內，配合濾波器完成信號處理，實現信號頻率的規范化控制。與此同時，利用數模轉換進行數字信號和模擬信號的轉換控制，確保電阻網絡以及基準電源、模擬開關等都能有效開展相應作業，維持整體控制的規范性和科學性。

除此之外，無線通信射頻發射機還配置了對應的放大器，就是為了將信號的幅度數值、功率數據放大到相匹配的數值范圍內，從而維持整體信息整合控制的合理性，保證功率放大器能為信號功率加載和發射等工作的全面落實予以保障。

以上都是為了滿足射頻發送性能指標（見表1），完成信號的合理性傳輸控制。

表1 射頻發送系統性能指標

1.2.2 射頻接收機

在射頻處理模式中，射頻接收機要對信號進行集中的接收管理，并且對射頻發射機發送的相應信號予以綜合管控，從而完成射頻到低頻信號的解調工作。在接收機應用過程中，其所處的應用環境為無線通信射頻收發的前端，依據應用性能和結構運行的合理性等特點，保證相應環節都能發揮作用。

一方面，在信號處理環節中，對接收信號質量予以判定的同時要對設備的靈敏度、噪聲系數、信號動態范圍等內容予以評估，保證調制和解調等工序的規范效果，最大程度上形成完整且科學的信號分析模式，保證無線通信系統性能水平得以優化[2]。

另一方面，在天線接收到射頻信號并將其映射在相應設備上時，能完成信號的放大處理。借助變頻處理的操作控制，就能將基礎信號轉變為低頻基帶信號，并且完成基礎信號的調制解調處理，保證信號幅度得以有效增加，最終完成模擬信號轉變為數字信號的控制工作。配合數字信號處理（Digital Signal Processing，DSP）環節或后端設備的處理環節，信號就能有效呈現出來。

2 寬帶無線通信射頻收發前端設計內容

對于寬帶無線通信系統而言，射頻前端本身就是較為關鍵的環節，不僅會對信號傳輸質量形成作用，也會直接影響接收效果。在射頻前端設計環節中要確保收發通信射頻前端功能的規范性，并且滿足調制信號的收發應用需求，最大程度上維持應急通信、指揮調度的規范效果，匹配無線監控等相應操作模式，保證對應設計環節和設計水準都能貼合寬帶無線通信系統的實際應用標準。射頻收發前端結構示意如圖1所示。

圖1 射頻收發前端結構示意

2.1 模塊設計和實現要求

為了保證寬帶無線通信射頻收發前端設計環節的合理性，要結合設計要求和具體設計內容開展對應工作，保證各個模塊設計體系的規范性，并且要對電源電壓進行合理性控制，一般是采取5 V電源完成寬帶無線通信射頻收發前端設備的處理工作。與此同時，發射機基帶信號變頻為射頻信號，在發射的過程中滿足射頻的應用性能，實現信號的有效放大，維持良好的功率發射效果[3]。

一方面，要對光源調制予以系統分析。（1）直接調制，將傳達的信息直接轉變為電流信號，并注入漏電監測模塊和發光二極管，響應帶寬約為2.5 Gb/s。（2）數字調制，要結合調制應用要求，有效選取偏置電流的參數，確保其滿足激光器閾值的同時，減少電光延遲時間，維持張弛振蕩，并獲取相應的抑制處理。與此同時，加大直流偏置電流，也能保證信號消光比靈敏度得以提升[4]。（3）外調制，在安裝驅動電壓峰控制模塊和電機驅動模塊的基礎上，完成相關參數采集和處理工作，維持外調制的可控性。具體模塊參數見表2。

表2 外調制高速驅動模塊

另一方面，要結合發射機應用要求，對基帶信號變頻到射頻信號的過程予以控制，確保信號能被放大到適當的功率，保證發射功率和鄰道抑制等環節都能滿足實際應用規范，減少信號傳遞不到位造成的影響[5]。

2.2 動態性能分析

在寬帶無線通信射頻收發端設計體系中，要明確無線通信射頻發射和接收機動態性能要求，以保證相應的設計處理環節和控制環節都能落實到位，匹配相應的整合模式，維持數據信息的合理化。

一方面，在射頻發射機應用運行工作中，其動態性能主要體現在發射功率和輻射范圍等方面，具有不同的動態數據特點和信息結構特征，此時要明確其設計要素，就要確保特征管理的可行性，并且射頻發射機的性能情況和周圍環境也有著密切的聯系[6]。

另一方面，射頻接收機動態性能主要集中在射頻前端接收信號的效率方面，常態運行環境中，系統獲取相應指令后會在較短的時間內完成接收信號波段的分析和處理工作，并且對其進行分類管理，評估頻率等基礎指標參數，為系統辨別信號予以支持。

例如，無線通信系統接收機為超外差結構模式，經過2次下變頻處理工序后，射頻頻段為3.5 GHz，中頻頻段為100 MHz，信號要經過濾波器濾波處理和低噪聲放大器處理，以便于配合本振混頻變頻完成中頻信號的控制工作，在IQ解調處理后完成數模轉換，有效結合變頻模式就能維持調制信號的控制工作。

2.3 端口設計

在信號接收和發射前端設計體系中，要設置射頻收發機的基本結構，并且結合指標要求完成數值的調整和控制。與此同時，盡量削弱干擾無線通信信號的相關因素，有效建立可控的信號管理模式，維持信號數據的完整性和科學性。并且要對寬帶無線通信射頻信號的收發過程予以集中測試和處理，不僅要滿足既定的設計目標，也要符合射頻系統的基礎運行標準，維持接收處理和前端設計控制的一體性，最大程度上保證信號傳遞質量和信號控制流程的規范效果[7]。

以零中頻接收方案為例，這種處理模式結構簡單，且系統運行過程無鏡像系統產生的干擾，為了保證端口隔離度合理，要對直流漂移予以控制。系統仿真參數如下：信號帶寬為100 MHz；碼元速率為20 Mb/s；線性調頻起始頻率為0.95 GHz、截止頻率為1.05 GHz。采取調制處理的方式對頻率和頻譜強度關系進行分析，見圖2。

圖2 混頻頻譜示意

與此同時，將每個子帶混頻調至零中頻，完成匹配濾波，提升準確性，并實現低通采樣，最大程度上優化通信數據資源的利用率，保持濾波器中心頻率的一致性[8]。

3 結 論

總而言之，要積極推廣寬帶無線通信射頻技術方案，優化技術內容的同時確保相應設計模式和設計結構最優化，維持前端動態功能，并建立更加科學合理的信息交互體系，促進信號傳輸工作的全面進步，為無線通信和諧發展提供保障。