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以盖楼的方式写写现代无线电知识和RFIC电路设计 [复制链接]

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离线汤圆
 
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只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2011-06-10
内容提要:
设计要求,接收机结构,低噪声放大器,混频器,锁相环等


第一, 说说我们现在通信电路的设计要求 1

1,当今几乎说有的现代通信系统都是数字化的。

你用的呼机,手机这些都是数字通信系统,他们的一个明显的好处就是具备更好地通信可靠性,和稳定性。当然安全性也会更高。而对于通信系统的可靠性和稳定性则是最根本的目标。

数字系统还有另外一个明显的好处是它能携带更多的信息而占用更少的频带资源。比如我国的cmmb多媒体广播,也就是现在移动的移动电视,他能在一个原来一套模拟电视的带宽上传输多达10套以上的节目。还有现在的欧洲流行的dab广播,他不仅能在仅有的带宽上传送cd质量的音频,还能传送节目信息,天气预报等多种信息。

举个例子,我们过去的电视带宽通常是6.5m,而现在的一路移动电视仅仅需要384k的带宽。 当然这些的实现得意了现在数字技术和图像压缩技术的进步。

2,调制和解调部分常用dsp技术,即数字信号处理。

近几年数字信号处理技术发展飞速,dsp芯片的处理速度越来越快, 功耗也逐步降低,同时成本也低廉。我们可以直接将系统模型数学化,用这些dsp实现调制解调滤波等等功能。 实现在一个系统中射频部分的共用,和多模式。换言之,就是一个电台电路可能不需要任何修改,仅通过修改程序达成不同的调制解调方式。

但是出于通信信道带宽的缩进,射频的调制信号的调制都是采用的模拟方式,数字仅仅用于基带信号处理。当然这种情况在光通信中就不同,因为光缆带宽相对于无线电波段多得多,光缆不开放,也不会对他人通信造成干扰。

3,当代的调制方式几乎都采用了相位和频率的调制。

我们ham常用的2种数字通信方式,fsk和psk就是这种调制。语音也可以看做是一种频率的调制。除此之外,电平既幅度也是常用的,例如条幅和单边单方式。如果频率相位幅度结合就形成了qam调制, 这种方式常常用于数字电视机顶盒,卫星和我们的无线网路。

4,通信信号在现代的系统中常被分离成两路相位彼此正交(相位差90度)的i信号和q信号

i信号同相信号的简写 q正交相位信号简写。 这两路信号通常由两个本机振荡器和两个混频器产生。几乎所有的手机都是采用了这样的设计,因为这样的设计可以方便的实现零中频和低中频结构接收机。i和q也可以简单的被dsp运算。


未完待续。。。
离线BD5UAC
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1127
只看该作者 1楼 发表于: 2011-06-10
沙发。。。。。
离线BG0APD
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只看该作者 2楼 发表于: 2011-06-10
板凳,,,,,
离线汤圆
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只看该作者 3楼 发表于: 2011-06-10
第二,典型的通信系统结构

典型的模拟通信系统

离线汤圆
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只看该作者 4楼 发表于: 2011-06-10
典型的数字通信系统


待续中。。。
离线kingdog
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只看该作者 5楼 发表于: 2011-06-10
好贴。
离线汤圆
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1157
只看该作者 6楼 发表于: 2011-06-10
三 数字调制方式

在介绍数字调制前,先说说如何产生i信号和q信号。

通常产生载波频率振荡器产生的频率会经过延时网络产生90度移相信号,因此很多情况下,频率越高产生精确地90度的信号越困难。

有人问,为什么我们非要i和q信号。这是因为现代接收机中,如果采用零中频,那么意味着本机的振荡器震荡频率要和输入射频信号的频率一样,而这样获得的解调信号实际上是自己和自己镜像的,难以分离。因此需要产生两个相位不同的信号用于获取出解调信号。

如果把坐标轴两个轴分别定义为i信号的幅度和q信号的幅度,我们就得到了星座图。

对于bpsk信号(二相位键控信号),其两个相位信号的幅度一样,相位相差180度,因此表示在下图就是分居与i轴的两侧,且等距。

未完待续。。。。
离线jiffz
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2623
只看该作者 7楼 发表于: 2011-06-10
后排就坐,专心听课。
离线BG8SF
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4684
只看该作者 8楼 发表于: 2011-06-10
楼主从英国dx访问论坛啊!支持,支持!
顺带讲讲英国的无线电
离线zly
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10062
只看该作者 9楼 发表于: 2011-06-10
搬个板凳,听王原小兄弟讲课。
离线bg6art
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23433
只看该作者 10楼 发表于: 2011-06-10
谢谢分享,mark!
离线汤圆
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只看该作者 11楼 发表于: 2011-06-10
谢谢各位捧场 我继续盖楼

说回通信另外一个重要分析问题的方法就是采用频域分析,也就是频谱。

傅里叶变换是工程应用中的一个常用数学变换,用此方法可以将连续的随着时间变化的信号变化到频率轴上,也就是频谱。 对于计算机来说,我们常用的办法是fft(快速傅里叶变换)算法,它是一种离散的傅里叶变换,简言之就是将过去积分的过程变成数学跌加。而fft的办法就是利用数学特性极大的减少了变换所需要的计算次数,因此可以相对节省计算机资源,方便的应用于微处理器和dsp上。

当然傅里叶变换不仅仅局限于应用在信号的分析上,例如天线的发射电流的傅里叶变换就是其发射的方向。

对于任意一个正弦的信号,正弦波,我们都可以将其转换到对应频谱上。如果假设这个信号是a*sin(at+b). a是信号的幅度,其频率是a/2pi,b则是相位。

经过变换后它将是出现在频谱的a/2pi位置,也就是其频率啦。当然这只是一个简单的例子。

对于一个已经调制了的射频信号,如果对其变换得到其频谱,那么在其最中心的往往就是这个电台的发射频率,而其两侧则是携带的频率信息,边带也就是只得的这两边的内容。如果吧这些携带的频率成分反变换即可恢复出原始的信号。

待续。。。
离线汤圆
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1157
只看该作者 12楼 发表于: 2011-06-12
当一个bpsk信号经过非理想的放大器,可能发生相位和幅度上的变化, 如果直接输出而不进行必要的处理,那么输出的信号可能就包含了更多的信号成分(这个可以用傅里叶变换解释)。对于发射机,这不仅降低了输出的效率,而且是有悖于法律的。如果对于接收机,这些相位和幅度的失真可能直接降低了解调系统的正确判决,导致输出失真和数据错误。

介绍几个数字调制方式:

最简单的数字调制方式是ask方式,这种调制非常像我们的模拟cw,用输出和不出代表二进制1和0,但这种通信方式比较少用在现代数字通信中。因为其通信速率实在是不高,但是实现廉价, 因此我们经常看见他用在遥控器中。

fsk(移频键控)是一种基于不同频率调制的方式,它用两个不同频率代表二进制的1和0。这种方式的改进方式即用在了gsm系统中,名叫gmsk-高斯最小移频键控。

除了fsk和bpsk,还有qpsk,这种调制用四个不同起始相位代表不同信息。 我们常用的wif就采用了这种调制方式,使用这种调制时候一般是信号比较微弱,信噪比不好的时候。不过大多数时候我们的wifi工作在qam调制方式上。 它联合了相位和幅度同时传递消息。

qam(正交幅度调制)分为qam-16 qam-64等, 这是现在高速通信最常用的调制方式。后面跟的数字指出了调制所用到的相位和幅度的个数,越大代表携带的信息越多。 数字机顶盒和卫星电视都采用这种调制方式。

待续。。。。
离线汤圆
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1157
只看该作者 13楼 发表于: 2011-06-12
qam显然是一种不可多得的高速数字调制方式,但是应用这种调制方式必须满足以下要求。

对于整个接收路径和发射路径都必须是线性的,这种线性表现在幅度和相位上。

对于发射系统,这种调制方式并不能采用丙类放大器。这样发射效率回明显低于fm,fsk等,它的放大电路应该类似单边带发射。

这种调制方式要求接收机提供非常好的信噪比,这种通信是绝度不可能在短波段通信中实现的。

接收机的接受路径中,必须要求混频器和本镇输出非常匹配的i和q信号。另外对于dac转换器来说也要给以足够的分辨率来维持信噪比。

未完待续。。。
离线汤圆
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1157
只看该作者 14楼 发表于: 2011-06-12
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楼主从英国dx访问论坛啊!支持,支持!
顺带讲讲英国的无线电
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说实在的还真没和英国的ham通联过,因为没有带设备过来。 但是据说考试比较难过,而且考试的价格也很高。

为什么要写这个东西,一是觉得有些意义对于很多朋友们,二,觉得现在玩技术的ham也越来越少,很多爱好者只是把它当成了一种通信方式了,我希望扔个砖让更多爱好者了解这个。三,我的老师就是一个英国的爱好者,ham的真正的乐趣也是技术,而且这些东西没有国界。


真希望有机会把短波电台搞上,通联,但是这边换执照也是挺麻烦。
离线汤圆
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1157
只看该作者 15楼 发表于: 2011-06-12
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搬个板凳,听王原小兄弟讲课。
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谢mnr大哥的支持,板凳不好 给你换个躺椅。呵呵 ;) ;) ;)

这个写的并不快,平时还有设计的活,只是晚上闲着写写,而且发现自己写作水平低下,再加上画图,更别提了。慢!

打算写写设计要求,接收机结构,低噪声放大器,混频器,锁相环等,还有这些东西怎么放的ic里面的,外加一些措施吧。 自己列了个提纲,慢慢写着我。呵呵
离线罗海军
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20
只看该作者 16楼 发表于: 2011-06-14
写得很好,其实学理工科的学的是电学,玩的是数学.模拟调制是连续频谱调制,数字调制是离散频谱调制.
离线BH1KZM
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1604
只看该作者 17楼 发表于: 2011-06-14
强烈建议楼主写本书。

造福所有的ham 朋友!
离线汤圆
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1157
只看该作者 18楼 发表于: 2011-06-15
许多调制方式可以让设计变得简单,而且输出效率更高。

假设某种调制方式只使用相位和频率传递消息,而不使用幅度携带消息,则它可以采用非线性的放大器放大器进行放大。 例如模拟的调频,数字的fsk gmsk调制等等。

在这种情况下,发射机的输出放大器可以工作在丙类。即c类, 最近老外们正在研究戊(e)类放大器,这种放大器运行起来就和开关电源似的,几乎不用散热片,效率能接近90%。

像调频发射机一样,这种调制方式可以直接调制,发射的vco可以直接产生发射所需要的信号,而不必再经过复杂的混频过程。

接收机接收这种信号可以引入相对较少的放大器。

在这种情况下,如果调制的信号中不含有直流成分,那么它可以轻松实现在零中频接收机中

待续。。
离线hambd3om
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60
只看该作者 19楼 发表于: 2011-06-16
小兄弟,好久不见,关注中。。。