2GHz无线收发信机射频模块设计与实现

2 GHz 无线收发信机射频模块设计与实现 The Design and Implement of a 2 GHz Wireless Transceiver 朱振新 , 张祖荫 , 郭 　伟 (华中科技大学电信系 　湖北武汉 430074) 收稿日期 :2003205204 【摘 　要】　随着无线通信的不断发展 ,使用的频率越来越高 ,带宽越来越宽 , 文中介绍了设计实 现的一个 2 GHz 宽带无线收发信机射频模块 ,包括前端和功放 ;并给出了实现方案及测试结果。 关键词 :无线通信 , 射频 , 收发信机 【Abstract】　A RF module of a 2 GHz broadband wireless t ransceiver is designed , including the front - end and the power amplifier. Besides , its approach and result are given in this paper. Keywords : wireless communication , RF , t ransceiver 1 　引 　言 随着通信技术的不断发展和人民生活水平的不断 提高 ,人们对无线通信系统的要求也越来越高。为了 满足用户需要 ,各种技术应运而生 ,高质量、宽带化是 其共同目标 ,通信频率也越来越高。而通信系统的射 频部分则具有至关重要的地位 ,是通信系统的瓶颈。 为此 ,我们设计实现了 2 GHz 频段的射频收发模块。 2 　原理与电路实现 整个射频收发模块系统框图如图 1 所示。 图 1 　射频收发模块功能结构图 工作频段为发射1 9 2 0 MHz～1 9 8 0 MHz ,接收 2 110 MHz～2 170 MHz ,信道带宽 10 MHz ,标称信道 间隔 10 MHz。接收支路输入信号 (双工器前) 功率为 - 92 dBm～ - 35 dBm ,发射支路要求其线性输出功率 能达到 15 dBm。天线接收的 2 140 MHz、带宽 60 MHz 带宽射频信号 (RX- RF) 经双工器进入接收支路 , 经低噪声放大器后进行镜频滤波 (60 MHz 带宽) ,由 前置放大器进行增益放大后进入下变频器 ,将 2 140 MHz 射频信号下变频为 240 MHz 中频信号 ( RX- IF) 。 中频信号经过 240 MHz、带宽 10 MHz 的声 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面波滤 波器即可选频出工作信道。本振信号 ( RX-LO) 由频 率源提供 ,本振频率随着工作信道频带变化而变化 ,使 得中频固定。具有增益模式选择功能 (LNA- GAIN- MODE) ,当输入信号较大时 ,为了不使中频信号过大 , 造成中频电路设计困难 ,可以以低增益模式工作 , + 5 V 电源供电。 240 MHz 中频信号 ( TX- IF) 经过 10 MHz 带宽声 表面波选频出工作信道后送入发射支路 ,经上变频器 变为 1 950 MHz 射频信号并滤波 (带宽 60 MHz) ,由 驱动放大级放大后送入功放进行功率放大 ,经双工器 送入天线发射。本振信号 ( TX-LO) 由频率源提供 ,本 振频率随着工作信道频带变化 ;具有发射机关闭功能 ( TX- SHU T-DOWN) ; + 5V 电源供电。 系统各部分所采用的器件及 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 如下 : (1) 双工器 : 型号 pcr仪的中文说明书矿用离心泵型号大全阀门型号表示含义汽车蓄电池车型适配表汉川数控铣床 为 DF YK1R95C2R14HHB。接 收频段 2 110 MHz～2 170 MHz ,发射频段 1 920MHz ～1 980 MHz ,带宽 60 MHz ,插损 3 dB。 (2) 低噪放/ 下变频器 :型号为 RF9936。该芯片 集成了 2 个低噪放、1 个混频前置放大器和 1 个下变 频器 ,是一个完全集成的接收机前端 ,具有高低增益模 式选择功能。RF 频率范围 1 500MHz～2 500 MHz , LO 频率范围 1 200 MHz～2 500 MHz , IF 频率范围 DC～500 MHz。总增益在高增益模式时为 27. 5 dB , 在低增益模式时为 15. 5 dB。低噪放噪声系数 1. 4。 (3) 镜频滤波器 : 型号为 DFC32R14P060L HA。 ·31· 电子 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师 　　　　　　　　　　　　通 信 技 术 与 设 备　　　　　　　　　V ol . 29 N o. 10 　2003 中心频率 2 140 MHz ,带宽 60 MHz ,插入损耗 3. 5 dB。 (4) 上变频器 :型号为 RF2638。RF 频率范围为 5 0 0 MHz～2 5 0 0 MHz ,LO频率范围为 3 0 0 MHz～ 2 700 MHz , IF 频率范围为 DC～500 MHz。变频损耗 2 dB ,本振功率 - 6 dBm～0 dBm ,中频2本振隔离度 30 dB ,射频2本振隔离度 30 dB。 (5) 射频滤波器 : 型号为 DFC31R95P060L HD。 中心频率 1 950 MHz ,带宽 60 MHz ,插损 3. 5 dB。 ( 6 ) 驱动放大器 : 型号为 RF 2 3 7 1 。频率范围 700 MHz～2 000 MHz ,增益 12. 5 dB。具有 CMOS 电 平控制的开关功能。 ( 7 ) 功率放大器 : 型号为 RF 5 1 7 6 。频率范围 1 850 MHz～2 000 MHz ,线性增益 26 dB ,线性输出功 率 27 dBm ,具有关闭功能。 采用以上设计方案接收支路总增益应为高增益 19 dB ,低增益 7 dB。发射支路总增益应为 26 dB。 3 　测试结果与分析 我们采用 N9255 板材制作印制电路板 ,板材的厚 度 0. 8 mm ,铜箔的厚度 0. 035 mm ,介电常数 2. 55。 测试结果见表 1、表 2。 表 1 　射频接收模块测试结果 测试参数 测试结果 测试条件 噪声系数 7 dB 中频滤波器之后 增益 　 14 dB 　 RF :2 140 MHz , - 95 dBm～ - 24 dBm ; LO :2 380 MHz , - 3 dBm～3 dBm 动态范围 - 95 dBm～ - 27 dBm 线性输出功率 - 81 dBm～ - 13 dBm OIP3 > 7. 5 dBm 带内波动 　 < 1. 3 dB 　 Pin = - 50 dBm ; RF : 2 140 MHz , Pout = - 36. 7 dBm ; RF : 2 110 MHz , Pout = - 38 dBm ;RF :2 170 MHz , Pout = - 37. 5 dBm 反向隔离 > 60 dB Pin = - 30 dBm 输入驻波比 1. 5 Pin = 0 dBm 输出驻波比 2. 5 Pin = - 20 dBm 表 2 　射频发射模块测试结果 测试参数 测试结果 测试条件 增益 23 dB IF :240 MHz , - 54 dBm～ - 4 dBm ;LO :2 380 MHz , > 3 dBm 动态范围 - 54 dBm～ - 5 dBm 线性输出功率 18 dBm ,max OIP3 40 dBm 带内波动 　 　 < 2. 2 dB 　 　 Pin = - 30 dBm ;RF :1 920 MHz , Pout = - 7. 6 dBm ;RF :1 950 MHz , Pout = - 7 dBm RF :1 980 MHz , Pout = - 9. 2 dBm 反向隔离 > 60 dB Pin = - 30 dBm 输入驻波比 1. 2 Pin = - 10 dBm 输出驻波比 1. 7 Pin = - 10 dBm 　　表中 :噪声系数是在中频滤波器之后测得 ,中频滤 波器型号为 sawtek 的声表面波滤波器 855092 ,中心频 率 240 MHz ,带宽 10 MHz。接收支路输出驻波比是 在混频器之后测量 ,没有加中频滤波器 ,所以偏大。各 项指标基本达到设计要求 ,是一个可行的射频收发模 块设计方案。由于板材的限制 ,微带线很宽 ,造成电路 匹配困难 ,如果采用介电常数大的板材 ,以上指标还有 望改善。 4 　结束语 本文介绍了 2 GHz 无线收发信机射频模块的设 计与实现。如果把射频模块、中频模块和本振模块组 成起来 ,就构成一个完整的无线通信射频分系统。可 以选择不同的射频信道带宽、不同的中频及中频带宽 (相应选择合适的中频声表面波滤波器) ,以满足不同 的需要。 参 　考 　文 　献 1 　陈邦媛. 射频通信线路. 北京 :科学出版社 ,2002 2 　RF Solutions for the New Millennium. RF Micro Devices , 2000 　■ ·41· 朱振新 ,等 :2 GHz 无线收发信机射频模块设计与实现