射频放大器前端-宽带射频前端技术

现代民用和军用设施大量使用电子设备，电磁环境复杂，相互干扰严重。 一般车、船、机上的通信设备收发器集成在一起。 以短波通信设备为例，发射机的残余信号在接收机的输入端可产生120dBµV（即13dBm）或更高的电平。 接收机需要接收的微弱信号电平可能只有-6~0dBµV（即-117~-113dBm）。 因此，接收机需要处理的信号动态范围高达120-126dB。 另外射频放大器前端，高电平干扰信号和接收信号的频率只有几十千赫，因此高电平干扰信号及其在接收机中的互调产物会严重影响接收机的输出信噪比。 为了减少这种影响，要求接收器具有以下属性：

高选择性，接收机的动态范围要尽可能大；

高线性度，在信道滤波前，减少信道滤波器通带内带外高电平干扰信号产生的互调产物；

·极低的本振相位噪声，可防止相邻的干扰信号将本振噪声转换为接收信道带宽。

接收机射频前端作为接收机的重要组成部分，是接收机动态性能的关键部件，工作在中频放大器之前。 如动态范围、互调失真、-1dB压缩点和三阶互调截取点等，都直接关系到接收机前端的性能。 本文将在下面介绍接收机中的射频前端设计技术。

射频前端的几种结构 1. 最简单的射频前端结构

接收器前端电路有几种不同的配置。 图 1 显示了一种最简单的形式。 这种结构没有射频放大器，只有混频器和带通滤波器后的本地振荡器。 带通滤波器的输入来自天线，其输出经过混频器到达中频放大器进行后续处理。

图1 简单的射频前端结构

这种结构的主要特点是：第一，实施所需的成本低于其他结构； 其次，它避免了由于处理无用能量而消耗混频器的动态范围。

带通滤波器具有良好的正向性能（在通带内）和良好的反向隔离。 这可以防止 LO 信号能量辐射到天线射频放大器前端，进而防止天线辐射信号能量。 带通滤波器具有三个主要任务：

限制输入信号的带宽以最小化互调失真；

削弱杂散响应，主要是镜像频率和1/2-IF频率；

• 抑制从本地振荡器辐射到天线的能量。

2.稍微复杂的前端结构

第二种前端结构如图 2 所示。此配置使用射频放大器。 这种射频放大器的增益很低——一般小于 20dB。 高于 20dB 的增益可能会损害系统稳定性并且无法达到互调截取点。

图2 使用射频放大器的前端结构

射频放大器的目的是隔离混频器，同时在混频前放大信号。 这种放大补偿了混频器和带通滤波器中的损耗。 射频放大器的主要特点是提高了混频器/本地振荡器电路和天线电路之间的隔离度。

3.更完整的前端结构

第三种结构如图3所示，与上述两种结构类似，这种结构也有混频器和本振电路，或者是包含混频器和本振的转换器。 这种结构与前一种结构的区别在于增加了一个带通滤波器。

图3 更复杂的前端结构

两个滤波器可以有相同的中心频率，但这不是最好的设计方法。 一般将二次滤波器的频率调整到镜像频率，镜像频率为射频中频的正负2倍的频率，与射频信号位于本振频率的两侧。 这样，镜像频率就和射频信号一样，在混频器中经过同样的处理，就可以作为有效信号通过系统。