無線電接收發(fā)射技術(shù)詳解

　　信號發(fā)生器的選購

　　選購信號發(fā)生器，首先要考慮的是信號源的類型要適合應(yīng)用的需要。對于業(yè)余無線電愛好者，如果主要用于調(diào)測對講機(jī)靈敏度，就需要高頻信號發(fā)生器，如果主要用于普通電器維修和基礎(chǔ)電路實驗，則普通函數(shù)信號發(fā)生器更為適合。對于維修電視機(jī)的朋友，則需要電視信號發(fā)生器，調(diào)頻立體聲信號源適合維修收音機(jī)之用。如果你需要用于數(shù)字信號測試，那么矢量信號源更適合你。

　　其次，信號發(fā)生器的頻率覆蓋范圍和調(diào)制模式以及信號輸出幅度都要滿足應(yīng)用的需要。調(diào)FM對講機(jī)的靈敏度一般要求信號發(fā)生器具備調(diào)頻信號調(diào)制，頻率覆蓋對講機(jī)工作頻段，信號發(fā)生器的信號輸出幅度最小不大于-120dBm，能達(dá)到-127dBm則更好。

　　再次，所選的信號發(fā)生器的價格應(yīng)該在自己的預(yù)算范圍之內(nèi)，中高檔的信號發(fā)生器都屬于高價值儀器，高檔的信號發(fā)生器性能卓越，使用也順手，但如果沒有足夠的預(yù)算，則只能對它敬而遠(yuǎn)之。高端的儀器除了性能指標(biāo)有保障外，在一定程度上能夠為你的實驗室“撐場面”，增加懂行的客戶對你提供測試結(jié)果的信任度，也代表測試機(jī)構(gòu)的實力。

　　最后，購買高價值儀器售后服務(wù)和維修保障也很重要，有的產(chǎn)品包含不同年限的保修報價是不一樣的，購買時不能只貪圖便宜。

　　

　二、無線電臺天線駐波比淺析

　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無線電通信應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)滲透到各行各業(yè)。但是某些單位為了達(dá)到一定的通信效果和更大的覆蓋范圍，一味地加大無線電電臺功率，這不僅增加了設(shè)備故障率，而且將對操作者產(chǎn)生電磁輻射危害。

　　其實，加大功率并不是提高通信質(zhì)量和覆蓋范圍的唯一選擇。影響電臺通信效果的因素有很多，由Bullintog近似計算公式 Pr=Pt（h1h2/d2）2grgt可知，天線高度和天線增益對信號傳播的影響很大。怎樣保證信號功率有效地輸送到天線并有效輻射出去，是值得關(guān)注的問題。天線電壓駐波比（VSWR）是衡量天饋效率的重要指標(biāo)。

　　電壓駐波比（VSWR）是常用的射頻技術(shù)參數(shù)，用來衡量電臺各部件之間匹配是否良好。本文結(jié)合筆者多年工作實際，從應(yīng)用層面探討電壓駐波比問題。

　　1 天線駐波比（VSWR）的大小與駐波表

　　當(dāng)一個通信系統(tǒng)建立時，我們應(yīng)當(dāng)測量天線系統(tǒng)的駐波比是否接近1∶1，如果駐波比接近1∶1固然好，但經(jīng)常會出現(xiàn)小于1的情況。那么駐波比達(dá)到多少，天線才算合格呢？

　　發(fā)射機(jī)與天線匹配的條件，是兩者阻抗的電阻分量相同、感抗部分互相抵消。目前無線電發(fā)射設(shè)備的電阻通常為50歐姆。老式發(fā)射機(jī)的輸出阻抗多為幾百歐姆，現(xiàn)在已很少在專用通信系統(tǒng)中看到，多為業(yè)余無線電愛好者所使用，對這種設(shè)備設(shè)法將天線電流調(diào)至最大即可。

　　當(dāng)電壓駐波比（VSWR）不是1時，比較兩個天線的電壓駐波比（VSWR）沒有意義。天線電壓駐波比（VSWR）等于1，表明天線系統(tǒng)和發(fā)信機(jī)滿足 匹配條件，發(fā)信機(jī)的能量可以最有效地輸送到天線上。而如果電壓駐波比（VSWR）不等于1，比如說等于4，那么可能存在多種情況：天線感性失諧、天線容性 失諧、天線諧振但饋電點不合適等。在阻抗圓圖上，每一個電壓駐波比（VSWR）數(shù)值都是一個圓，擁有無窮多個點。也即，電壓駐波比（VSWR）數(shù)值相同 時，天線系統(tǒng)的狀態(tài)有很多種可能性。

　　正因為電壓駐波比（VSWR）除了1以外的數(shù)值，都不值得那么精確地認(rèn)定（除非有特殊需要），多數(shù)電壓駐波比表并沒有像電壓表、電阻表那樣詳細(xì)標(biāo)定，甚至很少給出相應(yīng)的誤差等級數(shù)據(jù)。由于表內(nèi)射頻耦合元件的相頻特性和二極管非線性的影響，多數(shù)電壓駐波比表在不同頻率、不同功率下的誤差并不均勻。

　　值得注意的是，天線系統(tǒng)的VSWR等于1，并不表明其一定是好天線。VSWR值為1，只能說明發(fā)射機(jī)的能量可以有效地傳輸?shù)教炀€系統(tǒng)，但是這些能量 是否能有效地輻射到空間，則要另當(dāng)別論了。例如，一副按理論長度制作的偶極天線和一副長度只有1/20的縮短型天線，只要采取適當(dāng)措施，它們的VSWR都 可以等于1，但其發(fā)射效果卻大相徑庭。

　　2 影響天線效果的最重要因素：諧振

　　天線系統(tǒng)和輸出阻抗為50歐的發(fā)射機(jī)的匹配條件，是天線系統(tǒng)阻抗為50歐純電阻。理論上，要使天線發(fā)射的電磁場最強(qiáng)必須滿足兩個條件：一是發(fā)射頻率 必須和天線的固有頻率相同，二是驅(qū)動點要選在天線的適當(dāng)位置。如果驅(qū)動點不恰當(dāng)而天線與信號頻率諧振，發(fā)射效果會略受影響，但是如果天線與信號頻率沒有諧 振，則發(fā)射效率會大打折扣。所以，在這兩個條件中，諧振是關(guān)鍵因素。

　　實際應(yīng)用效果證明，只要天線頻率與發(fā)射頻率諧振，即可達(dá)到較為滿意的發(fā)射效果。因此在沒有條件做到VSWR為1時，改善發(fā)射效果最重要的手段是使整個天線電路與工作頻率諧振。

　　當(dāng)VSWR過高，而天線系統(tǒng)又沒有諧振時，阻抗存在很大電抗分量，發(fā)射機(jī)末級器件可能需要承受較大的瞬間過電壓。由于早期技術(shù)不成熟，高VSWR容易造成射頻末級功率器件的損壞。因此，將VSWR控制在較低的。

三、零起步學(xué)無線電收發(fā)——從等幅波發(fā)射機(jī)認(rèn)識振蕩與發(fā)射

　　利用無線電波傳遞信息，具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳送信息量大、可以穿越大多數(shù)障礙物以及無須架設(shè)線路等特點，廣泛應(yīng)用于通信、廣播、遙控和遙測等領(lǐng)域，也吸引了大批無線電愛好者投身其中。要發(fā)射無線電波，首先要產(chǎn)生無線電波。“振蕩”電路就是按照人們的意愿產(chǎn)生無線電波的“機(jī)器”。

　　高頻振蕩器

　　振蕩器是一種不需要外加輸入信號，而能夠自己產(chǎn)生輸出信號的電路。產(chǎn)生無線電載波信號的高頻振蕩器屬于正弦波振蕩器。正弦波振蕩器由放大電路和反饋電路兩部分組成，反饋電路將放大電路輸出電壓的一部分正反饋到放大電路的輸入端，周而復(fù)始即形成振蕩，如圖1所示。高頻振蕩器有變壓器耦合振蕩器、電感三點式振蕩器、電容三點式振蕩器、晶體振蕩器等多種電路形式。

　　圖1 正弦波振蕩器

　　1. 變壓器耦合振蕩器

　　變壓器耦合振蕩器電路如圖2所示，變壓器T包括振蕩線圈L2和反饋線圈L1，L2與C2組成LC并聯(lián)諧振回路，作為晶體管VT的集電極負(fù)載，L1接在VT基極。VT與LC并聯(lián)諧振回路構(gòu)成選頻放大器，只有頻率f ＝f o的信號得到放大，并經(jīng)變壓器T正反饋至基極，形成振蕩，振蕩頻率f o＝1/（2π L 2C2），正弦波信號經(jīng)C4耦合輸出。變壓器耦合振蕩器的特點是容易起振，輸出電壓較大，但最高振蕩頻率較低。

　　2. 電感三點式振蕩器

　　所謂三點式振蕩器，是指晶體管的3個電極直接與振蕩回路的3個端點相連接而構(gòu)成的振蕩器，如圖3所示。

　　圖2 變壓器耦合振蕩器

　　圖3 三點式振蕩器
四、為無線基站選擇高線性度混頻器

　　目前，無線基站等通信系統(tǒng)對接收靈敏度和大信號性能提出了非常高的要求。本文著重討論混頻器的相關(guān)問題，介紹了混頻器的幾個關(guān)鍵性能以及數(shù)據(jù)資料中提供的基本參數(shù)。文章探討了如何選擇最佳混頻器優(yōu)化接收通道的性能。

　　引言

　　無線基站通信標(biāo)準(zhǔn)，例如GSM、UMTS和（當(dāng)前的） LTE，定義了不同參數(shù)的下限指標(biāo)，包括接收機(jī)的靈敏度和大信號性能。這些關(guān)鍵指標(biāo)對無線基站中的每個射頻功能模塊提出了設(shè)計挑戰(zhàn)。在接收信號通路，混頻器性能主要影響接收機(jī)的靈敏度和大信號性能。本文介紹了混頻器的關(guān)鍵性能和參數(shù)，有助于設(shè)計接收通道時選擇最佳的混頻器。

　　無線基站接收機(jī)

　　我們首先分析無線基站中的典型接收機(jī)方框圖（圖1）。因為接收到的信號經(jīng)過兩次連續(xù)的下變頻，變換到較低頻率，這些接收機(jī)被稱為超外差式接收機(jī)。如圖所示，信號通過天線接收，然后經(jīng)過第1級RF濾波器濾波，該濾波器通常用于濾除無用信號。隨后，該濾波器輸出通過一個LNA （低噪聲放大器）進(jìn)行放大，該放大器通常具有非常低的噪聲系數(shù)。

　　圖1. 無線基站接收機(jī)典型框圖

　　放大信號通過第2級RF濾波器再次進(jìn)行濾波，該濾波器濾除限制混頻器性能的無用信號的同時還對頻率范圍加以限制。經(jīng)過濾波后帶寬受限的信號被送入第一級混頻器，在此通過與LO （本振）信號混頻，下變頻至一次IF頻率。根據(jù)接收機(jī)結(jié)構(gòu)的不同，該IF信號可以進(jìn)一步下變頻至更低的二次IF頻率，然后送入基帶進(jìn)行解調(diào)處理。

　　現(xiàn)在，我們開始研究接收鏈路中的混頻器。因為影響接收機(jī)靈敏度和大信號性能的主要因素是混頻器參數(shù)，應(yīng)該對其進(jìn)行仔細(xì)分析。

　　混頻器參數(shù)

　　混頻器的噪聲系數(shù)表示從輸入至輸出的SNR （信噪比）衰減，該比值通常用對數(shù)表示（dB），如式1所示：

　　（式1）