宽带无线通信射频收发前端设计研究

李宣宏

（维沃移动通信有限公司，广东 东莞 523861）

0 引 言

随着信息技术的不断发展和进步，移动通信领域的技术应用效果受到了广泛关注。为提升信息高速传输的质量水平，需要整合射频（Radio Frequency，RF）技术内容，为信号的传递和接收处理提供保障。

1 宽带无线通信系统概述

宽带无线通信系统的应用范围不断扩大，其平均功率较低，频谱利用率较高，能建立较为安全的信息传递模式，最大程度上提高通信质量。

1.1 组成部分

（1）基带处理单元。作为宽带无线通信系统的基础，其最关键的功能就是实现对数据信道的编码处理，并且配合补码键控（Complementary Code Keying，CCK）调制解调、同步时钟提取等模块实现信息的控制和汇总。

（2）中频处理单元。在宽带无线通信系统中能实现频率的转换，并且借助上下变频控制实现射频处理和中频处理的转换，从而最大程度上完成数字信号和模拟信号的互联，维持宽带无线通信工作的合理效果。

（3）射频单元。作为信息传输的核心，其发送端能将语音信息、数据信息以及图像信息等调制为匹配应用的信号内容，配合滤波处理、放大操作等环节就能快速完成信号的传递，保证发送的及时性和准确性。与此同时，射频单元的接收端获取射频信号，在信号放大处理、滤波以及变频分析等一系列操作结束后，就能将固定的中频信号直接输入到中频处理模块中，以便于后续开展对应的信号信息处理工作，最大程度上维持宽带无线通信射频应用的平衡性。

（4）协调与控制单元。其主要包括协调控制单元、数据组帧单元以及完整性检测处理单元等，结合数据信息完成对应接口的控制，从而实现数据传输的合理性，也能有效保证数据应用处理的规范效果[1]。

1.2 射频发射系统工作原理

1.2.1 射频发射机

射频发射机在实际应用中主要是完成信号的发射工作，无线射频处理要借助对应的放大方式将变频、滤波过程等进行有效处理，以保证低频基带信号转换为高频射频信号。在实际转变的过程中，天线信号收集、调制器信号调制以及数模转换器信号转换等工作相继落实，从而建立有效的信号处理模式，确保传递信号的规范性和科学性，也能有效维持模拟调制和数字调制等工作的基本效果。

射频发射系统中，本振器是较为常见的元件，由数字分频、鉴相器以及锁相环等部分共同组成。信号在经过调制处理后，要直接汇总在混频器内，配合滤波器完成信号处理，实现信号频率的规范化控制。与此同时，利用数模转换进行数字信号和模拟信号的转换控制，确保电阻网络以及基准电源、模拟开关等都能有效开展相应作业，维持整体控制的规范性和科学性。

除此之外，无线通信射频发射机还配置了对应的放大器，就是为了将信号的幅度数值、功率数据放大到相匹配的数值范围内，从而维持整体信息整合控制的合理性，保证功率放大器能为信号功率加载和发射等工作的全面落实予以保障。

以上都是为了满足射频发送性能指标（见表1），完成信号的合理性传输控制。

表1 射频发送系统性能指标

1.2.2 射频接收机

在射频处理模式中，射频接收机要对信号进行集中的接收管理，并且对射频发射机发送的相应信号予以综合管控，从而完成射频到低频信号的解调工作。在接收机应用过程中，其所处的应用环境为无线通信射频收发的前端，依据应用性能和结构运行的合理性等特点，保证相应环节都能发挥作用。

一方面，在信号处理环节中，对接收信号质量予以判定的同时要对设备的灵敏度、噪声系数、信号动态范围等内容予以评估，保证调制和解调等工序的规范效果，最大程度上形成完整且科学的信号分析模式，保证无线通信系统性能水平得以优化[2]。

另一方面，在天线接收到射频信号并将其映射在相应设备上时，能完成信号的放大处理。借助变频处理的操作控制，就能将基础信号转变为低频基带信号，并且完成基础信号的调制解调处理，保证信号幅度得以有效增加，最终完成模拟信号转变为数字信号的控制工作。配合数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）环节或后端设备的处理环节，信号就能有效呈现出来。

2 宽带无线通信射频收发前端设计内容

对于宽带无线通信系统而言，射频前端本身就是较为关键的环节，不仅会对信号传输质量形成作用，也会直接影响接收效果。在射频前端设计环节中要确保收发通信射频前端功能的规范性，并且满足调制信号的收发应用需求，最大程度上维持应急通信、指挥调度的规范效果，匹配无线监控等相应操作模式，保证对应设计环节和设计水准都能贴合宽带无线通信系统的实际应用标准。射频收发前端结构示意如图1所示。

图1 射频收发前端结构示意

2.1 模块设计和实现要求

为了保证宽带无线通信射频收发前端设计环节的合理性，要结合设计要求和具体设计内容开展对应工作，保证各个模块设计体系的规范性，并且要对电源电压进行合理性控制，一般是采取5 V电源完成宽带无线通信射频收发前端设备的处理工作。与此同时，发射机基带信号变频为射频信号，在发射的过程中满足射频的应用性能，实现信号的有效放大，维持良好的功率发射效果[3]。

一方面，要对光源调制予以系统分析。（1）直接调制，将传达的信息直接转变为电流信号，并注入漏电监测模块和发光二极管，响应带宽约为2.5 Gb/s。（2）数字调制，要结合调制应用要求，有效选取偏置电流的参数，确保其满足激光器阈值的同时，减少电光延迟时间，维持张弛振荡，并获取相应的抑制处理。与此同时，加大直流偏置电流，也能保证信号消光比灵敏度得以提升[4]。（3）外调制，在安装驱动电压峰控制模块和电机驱动模块的基础上，完成相关参数采集和处理工作，维持外调制的可控性。具体模块参数见表2。

表2 外调制高速驱动模块

另一方面，要结合发射机应用要求，对基带信号变频到射频信号的过程予以控制，确保信号能被放大到适当的功率，保证发射功率和邻道抑制等环节都能满足实际应用规范，减少信号传递不到位造成的影响[5]。

2.2 动态性能分析

在宽带无线通信射频收发端设计体系中，要明确无线通信射频发射和接收机动态性能要求，以保证相应的设计处理环节和控制环节都能落实到位，匹配相应的整合模式，维持数据信息的合理化。

一方面，在射频发射机应用运行工作中，其动态性能主要体现在发射功率和辐射范围等方面，具有不同的动态数据特点和信息结构特征，此时要明确其设计要素，就要确保特征管理的可行性，并且射频发射机的性能情况和周围环境也有着密切的联系[6]。

另一方面，射频接收机动态性能主要集中在射频前端接收信号的效率方面，常态运行环境中，系统获取相应指令后会在较短的时间内完成接收信号波段的分析和处理工作，并且对其进行分类管理，评估频率等基础指标参数，为系统辨别信号予以支持。

例如，无线通信系统接收机为超外差结构模式，经过2次下变频处理工序后，射频频段为3.5 GHz，中频频段为100 MHz，信号要经过滤波器滤波处理和低噪声放大器处理，以便于配合本振混频变频完成中频信号的控制工作，在IQ解调处理后完成数模转换，有效结合变频模式就能维持调制信号的控制工作。

2.3 端口设计

在信号接收和发射前端设计体系中，要设置射频收发机的基本结构，并且结合指标要求完成数值的调整和控制。与此同时，尽量削弱干扰无线通信信号的相关因素，有效建立可控的信号管理模式，维持信号数据的完整性和科学性。并且要对宽带无线通信射频信号的收发过程予以集中测试和处理，不仅要满足既定的设计目标，也要符合射频系统的基础运行标准，维持接收处理和前端设计控制的一体性，最大程度上保证信号传递质量和信号控制流程的规范效果[7]。

以零中频接收方案为例，这种处理模式结构简单，且系统运行过程无镜像系统产生的干扰，为了保证端口隔离度合理，要对直流漂移予以控制。系统仿真参数如下：信号带宽为100 MHz；码元速率为20 Mb/s；线性调频起始频率为0.95 GHz、截止频率为1.05 GHz。采取调制处理的方式对频率和频谱强度关系进行分析，见图2。

图2 混频频谱示意

与此同时，将每个子带混频调至零中频，完成匹配滤波，提升准确性，并实现低通采样，最大程度上优化通信数据资源的利用率，保持滤波器中心频率的一致性[8]。

3 结 论

总而言之，要积极推广宽带无线通信射频技术方案，优化技术内容的同时确保相应设计模式和设计结构最优化，维持前端动态功能，并建立更加科学合理的信息交互体系，促进信号传输工作的全面进步，为无线通信和谐发展提供保障。