软件无线电系列——软件无线电的射频前端 _办公知识

软件无线电系列——软件无线电的射频前端

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2026-01-25 18:07:35

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本节目录

一、软件无线电的射频前端结构1、多次变频的超外差结构2、直接变换的零中频结构3、不变频结构二、射频前端的组成模块1、滤波器Filter2、混频器Mixer3、本地振荡器Local Oscillator4、放大器Amplifier5、功率放大器Power Amplifier

本节内容

一、软件无线电的射频前端结构

软件无线电的射频前端，主要功能是尽可能多地滤除不需要的信号，对射频信号进行变换，使频率、电平与ADC相匹配。要求是引入噪声尽可能地小，信号的适应能力尽可能的强，工作频带宽，动态范围大、

通常，射频前端有三种结构：多次变频的超外差结构、直接变换的零中频结构、不变频结构。多次变频的超外差结构和直接变换的零中频结构适用于宽带中频采样的软件无线电体制，不变频结构适用于射频低通、射频带通采样的软件无线电体制。

1、多次变频的超外差结构

2、直接变换的零中频结构

直接变换的射频前端结构，接收时经过一次频率搬移，把中心频率搬移到零中频，发射时把基带信号直接变换至射频。

3、不变频结构

不变频的结构中，接收时，滤波器滤出所需要的射频信号，经过放大器后直接进行采样。低通采样无线电结构，采用低通滤波器，带通采样无线电结构，采用带通跟踪滤波器。

二、射频前端的组成模块

射频前端的组成模块主要有滤波器、放大器、混频器、本地振荡器和功率放大器。

1、滤波器Filter

射频滤波器实现对信号的预滤波，提高接收模块和发射模块之间的隔离度。滤波器的种类主要有LC滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器、机械谐振器等。从滤波器的工作频率范围、Q至、应用场合进行比较如下：

2、混频器Mixer

混频器是将输入的两个不同信号的频率进行相加或相减运算，实现信号的频率搬移。二极管等任何具有非线性传输的器件都可作为混频器。混频器主要有两类，一是无源混频器，二是有源混频器。实现途径有三种：

①将混频器看成线性乘法器，其作用结果输出两个信号，一个和频信号，一个差频信号；

②将混频器看成一个非线性器件，通过二次变换后，输出除了和频信号和差频信号以外，多种组合信号；

③把幅度很大的本振信号看作开关切换信号，对信号的取样，产生和频信号和差频信号。

3、本地振荡器Local Oscillator

本地振荡器具有输出频谱纯度高、切换速度快、频率不仅小等特点、衡量本振性能的主要指标有：频率范围、最小频率步进、建立时间、相位噪声、谐波失真等。

频率源最重要的参数是相位噪声。相位噪声是用来描述振荡器短时间稳定度的参数。由于振荡器输出信号的相位、频率和幅度的变化引起的，相位噪声表示偏离载波一定距离，1Hz带宽内相对于载波的功率，用dBc/Hz表示。

频率源通常用锁相环PLL频率合成器来实现。可以通过改变图中的分频比N或基准信号的频率来产生各种频率的信号。

4、放大器Amplifier

软件无线电中不能使用非线性放大器，只能使用线性放大器，否则会产生非线性产物。宽带放大器中常用前馈和反馈两种技术。前馈用于提高放大器的杂波指标，反馈用于提高放大器的稳定性和带宽指标。

5、功率放大器Power Amplifier

功率放大器输出功率的大小取决于信号所要传播的距离，可以从几十毫瓦到几百瓦，甚至几千瓦。在设计时需要考虑如何提高功放的效率和线性。信号的峰平比与功放的线性度要求息息相关，峰平比又称为峰均比、信号的波峰因子或系数，信号的峰值功率Ppeak与平均功率Pav之比。

PAR=10log(Ppeak/Pav) (单位dB)

功放的线性度可以通过A类、AB类、B类、C类功率放大器通过改变晶体管的偏置实现线性放大。A类功放是指在整个信号周期中晶体管都处于放大区，流通角为360°，B类和C类功放是指在晶体管都处于截止区，B类功放在半个周期中导通，且流通角为180°，而C类功放导通时间少于半个周期，流通角小于180°。AB类功放导通时间介于A类和B类之间，晶体管的流通角稍大于180°。

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