電子與通信工程通信原理與射頻技術(shù)

電子與通信工程通信原理與射頻技術(shù)匯報人：XX2024-01-25目錄contents通信原理概述射頻技術(shù)基礎(chǔ)通信系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)無線通信標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議射頻前端模塊設(shè)計通信系統(tǒng)性能指標(biāo)評估與優(yōu)化通信原理概述01CATALOGUE

信號與系統(tǒng)基本概念信號是信息的物理表現(xiàn)形式，如電壓、電流或電磁波等。在通信系統(tǒng)中，信號用于傳輸信息。系統(tǒng)是一組相互關(guān)聯(lián)的元素，通過輸入和輸出與其他系統(tǒng)或環(huán)境進(jìn)行交互。在通信中，系統(tǒng)通常指用于處理和傳輸信號的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)。信號與系統(tǒng)關(guān)系信號是系統(tǒng)的輸入和輸出，系統(tǒng)對信號進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)信息的傳輸和交換。123連續(xù)變化的物理量，如聲音、圖像等。模擬信號在時間和幅度上都是連續(xù)的。模擬信號離散的、不連續(xù)的物理量，由二進(jìn)制數(shù)字序列表示。數(shù)字信號在時間和幅度上都是離散的。數(shù)字信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。模擬信號與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模擬信號與數(shù)字信號03調(diào)制與解調(diào)的意義調(diào)制可以提高信號的抗干擾能力和傳輸效率，解調(diào)則是實現(xiàn)信息正確接收的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。01調(diào)制將基帶信號（原始信號）轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號的過程。調(diào)制可以改變信號的幅度、頻率或相位等參數(shù)。02解調(diào)從已調(diào)信號中提取出基帶信號的過程，是調(diào)制的逆過程。解調(diào)器根據(jù)調(diào)制方式的不同，可以采用相應(yīng)的解調(diào)方法。調(diào)制與解調(diào)原理信道01通信系統(tǒng)中傳輸信號的媒介，如電纜、光纖、空氣等。信道具有不同的傳輸特性和容量限制。信道特性02包括信道的帶寬、時延、噪聲等特性。這些特性直接影響信號的傳輸質(zhì)量和效率。傳輸損耗03信號在信道中傳輸時會受到各種因素的影響而產(chǎn)生損耗，如衰減、失真、干擾等。這些損耗會降低信號的幅度和質(zhì)量，從而影響通信效果。信道特性及傳輸損耗射頻技術(shù)基礎(chǔ)02CATALOGUE包括無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和伽馬射線等，它們在真空中的傳播速度相同，但頻率和波長各異。電磁波譜天線是發(fā)射和接收電磁波的裝置，其工作原理是將高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波輻射出去，或?qū)⒔邮盏降碾姶挪ㄞD(zhuǎn)換為高頻電流。天線的性能參數(shù)包括方向性、增益、輸入阻抗和駐波比等。天線原理電磁波譜及天線原理發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括信號源、調(diào)制器、上變頻器、功率放大器和天線等部分。信號源產(chǎn)生低頻信號，經(jīng)過調(diào)制器調(diào)制到高頻載波上，再經(jīng)過上變頻器和功率放大器放大后，通過天線輻射出去。接收機(jī)結(jié)構(gòu)主要包括天線、低噪聲放大器、下變頻器、解調(diào)器和信號處理電路等部分。天線接收到的微弱信號經(jīng)過低噪聲放大器放大后，進(jìn)入下變頻器轉(zhuǎn)換為中頻信號，再經(jīng)過解調(diào)器解調(diào)出原始信號，最后由信號處理電路進(jìn)行進(jìn)一步處理。發(fā)射機(jī)與接收機(jī)結(jié)構(gòu)放大器的主要作用是對信號進(jìn)行放大，提高其幅度和功率。設(shè)計時需要考慮放大器的增益、帶寬、噪聲系數(shù)和穩(wěn)定性等參數(shù)。常見的放大器類型包括共射放大器、共基放大器和共集放大器等。放大器設(shè)計振蕩器的主要作用是產(chǎn)生一定頻率的振蕩信號。設(shè)計時需要考慮振蕩器的頻率穩(wěn)定性、幅度穩(wěn)定性和相位穩(wěn)定性等參數(shù)。常見的振蕩器類型包括LC振蕩器、晶體振蕩器和壓控振蕩器等。振蕩器設(shè)計放大器與振蕩器設(shè)計濾波器應(yīng)用濾波器的主要作用是選擇性地通過或阻止一定頻率范圍內(nèi)的信號。在通信系統(tǒng)中，濾波器被廣泛應(yīng)用于信道選擇、抗干擾和信號整形等方面。常見的濾波器類型包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器等?；祛l器應(yīng)用混頻器的主要作用是將兩個不同頻率的信號進(jìn)行混合，產(chǎn)生新的頻率成分。在通信系統(tǒng)中，混頻器被廣泛應(yīng)用于頻率變換、調(diào)制和解調(diào)等方面。常見的混頻器類型包括二極管混頻器、三極管混頻器和場效應(yīng)管混頻器等。濾波器與混頻器應(yīng)用通信系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)03CATALOGUE將通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干等間隔的頻道，分配給不同的用戶使用。頻分多址（FDMA）把時間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙，然后根據(jù)一定的時隙分配原則，使各個移動臺在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)送信號。時分多址（TDMA）利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同碼序列實現(xiàn)的多址方式。碼分多址（CDMA）多址技術(shù)直接序列擴(kuò)頻（DS-SS）用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號還原成原來的信號。跳頻擴(kuò)頻（FH-SS）載波的頻率受偽隨機(jī)碼的控制而隨機(jī)跳變。跳時擴(kuò)頻（TH-SS）將時間軸分成許多時段（幀），一幀內(nèi)分成許多時片。在時跳信號中，偽碼的控制是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。擴(kuò)頻通信技術(shù)OFDM技術(shù)采用多個正交子載波并行傳輸數(shù)據(jù)，可以顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速率。高數(shù)據(jù)速率傳輸抗多徑干擾頻譜利用率高由于OFDM信號在多個子載波上并行傳輸，因此可以有效抵抗多徑干擾，提高信號傳輸?shù)目煽啃浴FDM技術(shù)采用正交子載波，可以實現(xiàn)頻譜資源的有效利用，提高頻譜利用率。030201正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)利用多天線技術(shù)實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加帶寬和發(fā)射功率的情況下成倍提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。MIMO技術(shù)通過陣列天線和自適應(yīng)算法實現(xiàn)波束賦形和干擾抑制，提高信號接收質(zhì)量和系統(tǒng)容量。智能天線技術(shù)MIMO與智能天線技術(shù)無線通信標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議04CATALOGUEGSM（全球移動通信系統(tǒng)）采用時分多址和頻分多址技術(shù)，提供語音和低速數(shù)據(jù)服務(wù)。GPRS（通用分組無線服務(wù)）在GSM基礎(chǔ)上引入分組交換技術(shù)，提供中速數(shù)據(jù)服務(wù)。EDGE（增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率GSM演進(jìn)技術(shù)）采用8PSK調(diào)制方式提高數(shù)據(jù)傳輸速率。GSM/GPRS/EDGE移動通信標(biāo)準(zhǔn)01采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址技術(shù)，提供高速數(shù)據(jù)傳輸。WCDMA（寬帶碼分多址）02包括HSDPA和HSUPA，分別提高下行和上行數(shù)據(jù)傳輸速率。HSPA（高速分組接入）03采用MIMO和更高階調(diào)制等技術(shù)進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率。HSPA+（增強(qiáng)型高速分組接入）WCDMA/HSPA/HSPA+移動通信標(biāo)準(zhǔn)LTE（長期演進(jìn)）采用OFDM和MIMO等關(guān)鍵技術(shù)，提供高速率、低時延的數(shù)據(jù)傳輸。要點一要點二LTE-Advanced（LTE的演進(jìn)）引入載波聚合、多天線增強(qiáng)等技術(shù)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。LTE/LTE-Advanced移動通信標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模MIMO、波束賦形、超密集組網(wǎng)、全雙工通信等。應(yīng)用場景5GNR不僅適用于傳統(tǒng)的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，還支持物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化、智慧城市等新興應(yīng)用場景。5GNR（新空口）采用全新的空中接口設(shè)計，支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的時延和更廣泛的應(yīng)用場景。5G新空口（NR）移動通信標(biāo)準(zhǔn)射頻前端模塊設(shè)計05CATALOGUE噪聲系數(shù)最小化通過優(yōu)化電路拓?fù)浜瓦x擇合適的器件，降低LNA的噪聲系數(shù)，提高接收信號的信噪比。增益平坦度設(shè)計寬帶LNA時，需保證在所需頻帶內(nèi)增益平坦，避免信號失真。輸入匹配實現(xiàn)良好的輸入阻抗匹配，以減小信號反射和功率損耗。低噪聲放大器（LNA）設(shè)計高效率通過采用合適的功率放大技術(shù)，如Class-AB、Class-C或Class-E等，提高PA的效率。線性度確保PA在所需動態(tài)范圍內(nèi)保持良好的線性度，以減小信號失真和頻譜擴(kuò)展。熱設(shè)計合理布局和散熱設(shè)計，確保PA在高功率輸出時能夠穩(wěn)定工作。功率放大器（PA）設(shè)計優(yōu)化混頻器的轉(zhuǎn)換增益，以提高接收信號的信噪比。轉(zhuǎn)換增益提高混頻器的端口隔離度，減小信號泄露和干擾。隔離度降低本振信號對接收信號的影響，提高混頻器的性能。本振抑制混頻器（Mixer）設(shè)計優(yōu)化PLL的環(huán)路濾波器設(shè)計，降低相位噪聲，提高輸出信號的頻譜純度。相位噪聲縮短PLL的鎖定時間，提高通信系統(tǒng)的響應(yīng)速度。鎖定時間通過合理的電路設(shè)計和布局布線，減小PLL輸出信號的雜散分量，提高信號質(zhì)量。雜散抑制頻率合成器（PLL）設(shè)計通信系統(tǒng)性能指標(biāo)評估與優(yōu)化06CATALOGUE誤碼率評估通過統(tǒng)計接收端錯誤比特數(shù)與總比特數(shù)的比值，衡量系統(tǒng)傳輸質(zhì)量。誤幀率評估計算接收端錯誤幀數(shù)與總幀數(shù)的比例，反映系統(tǒng)傳輸穩(wěn)定性。吞吐量評估測量單位時間內(nèi)成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，評估系統(tǒng)傳輸效率。時延評估測量數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端所需的時間，反映系統(tǒng)實時性能。誤碼率、誤幀率等性能指標(biāo)評估方法信號調(diào)制優(yōu)化采用更復(fù)雜的調(diào)制方式，如QAM、OFDM等，提高信號抗干擾能力。信道編碼技術(shù)引入糾錯編碼，如卷積碼、LDPC碼等，增強(qiáng)信號傳輸可靠性。擴(kuò)頻通信技術(shù)利用擴(kuò)頻碼對信號進(jìn)行擴(kuò)頻處理，提高信號在噪聲中的辨識度。自適應(yīng)濾波技術(shù)采用自適應(yīng)濾波器對接收信號進(jìn)行濾波處理，抑制干擾信號?？垢蓴_性能提升策略高效功放設(shè)計智能電源管理熱設(shè)計優(yōu)化節(jié)能模式設(shè)計功耗降低和散熱設(shè)計優(yōu)化方案采用高效率功放芯片和優(yōu)化的功放電路設(shè)計，降低功放功耗。通過改進(jìn)散熱結(jié)構(gòu)、選用高熱導(dǎo)率材料等措施，提高系統(tǒng)散熱性能。實現(xiàn)電源管理智能化，根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動態(tài)調(diào)整電源輸出，降低系統(tǒng)功耗。在系統(tǒng)