電子系統(tǒng)射頻與天線思考題參考解答18課件_第1頁
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文檔簡介

思考題參考解答思考題一依據(jù)前面討論的疊加性,兩路頻率和頻譜相同的信號進行加混頻,則輸出信號頻率增加一倍,相位噪聲惡化(變差)3dB;再依據(jù)比例性,由其中的任一路信號做二倍頻,則此時輸出信號的頻率同樣是增加一倍,但相位噪聲卻惡化了6dB。這中間出了什么問題嗎?為什么結(jié)果不一樣?試分析之!兩路信號不相參時原結(jié)論正確!混頻時兩路信號相參時原結(jié)論不正確!混頻時結(jié)論1、倍頻或分頻時,相噪的變化至少按比例性2、混頻時,則需要考慮參與混頻信號之間的相關(guān)性。若不相關(guān),則依從迭加性;若相關(guān),則結(jié)果比迭加性差。思考題二設(shè)一個信噪比為15dB,電平為100mV的信號通過一個電路單元(不妨設(shè)為一個放大器)后,信噪比惡化為10dB,即,該電路的噪聲系數(shù)為5dB。若該電路輸入信號的信噪比保持不變(還是15dB),但電平變?yōu)椋?0mV,此時的輸出信噪比是多少?該電路的噪聲系數(shù)又變?yōu)槎嗌??本思考題說明了什么?系統(tǒng)的噪聲系數(shù)為:

對于確定的電路系統(tǒng),其本地噪聲N一定(不考慮相關(guān)噪聲)。于是,由上公式可知:該電路的實際噪聲系數(shù)不僅僅取決于本地噪聲N的大小,還與系統(tǒng)增益和輸入信號攜帶的噪聲有關(guān)!由于兩次輸入信噪比相等

由NF1=10dB,有:

因此,看一個電路噪聲特性的好壞?不能僅看其噪聲系數(shù)的大小,還需注意該噪聲系數(shù)對應(yīng)的輸入信號大小?。嶋H應(yīng)用時還應(yīng)注意:1、工作環(huán)境溫度的變化?2、信號與系統(tǒng)通帶的關(guān)系?3、是否有相關(guān)噪聲產(chǎn)生?結(jié)論:在電路系統(tǒng)的輸入SNRi一定時,系統(tǒng)本地噪聲的影響還與信號(或其攜帶的噪聲)大小有關(guān)!思考題三

根據(jù)對無線通信的基本要求(信息容量、距離)應(yīng)如何選擇通信方式與系統(tǒng)?參考解答:無線通信首先要考慮的是建立通信迅速,機動性好,設(shè)備盡可能簡單。其次,根據(jù)香農(nóng)定理,信息容量決定了通信信號的基本帶寬要求;對無線通信而言,信息容量事實上也在某種程度影響了通信的最低頻率要求,因為:

大容量短距離以微波中繼通信為最佳;大容量近距離以UWB為最佳。

小容量長距離以短波通信為最佳;特殊情況以VLF頻段(導(dǎo)航、定位)。

大容量長距離以衛(wèi)星中繼(微波)通信為最佳。

小容量短距離(視距)以超短波通信為最佳;有障礙物時,以中、短波(地波)通信為最佳;水下以VLF為主。

在有了上述基本選擇之后,我們在做系統(tǒng)選擇(設(shè)計)時還應(yīng)注意:(1)工作頻率范圍與變頻方案(2)電路(單元)的低噪聲設(shè)計(3)調(diào)制/解調(diào)與差錯控制方式(4)發(fā)送功率與天線選型(5)成本、體積、功耗等通信質(zhì)量與可通率軍用通信是一個較為特殊、也較為前沿的通信領(lǐng)域。它首要考慮的是可靠性、保密性和抗干擾性,而對其它,如通信質(zhì)量、系統(tǒng)成本等,則要求比民用為低!陳興華,蔡竟業(yè),任威,楊遠望.單本振二次變頻方案淺析.電訊技術(shù),Vol.47No.1Feb.2007請參閱下參考文獻:思考題五

作信道機系統(tǒng)設(shè)計時,應(yīng)主要針對哪一類噪聲,主要措施有哪些?參考解答:信道機系統(tǒng)的噪聲分為兩類:

1.內(nèi)部噪聲和外部噪聲

2.相關(guān)噪聲和非相關(guān)噪聲。對于外部噪聲和非相關(guān)噪聲的控制主要是根據(jù)外部頻率點和強弱來改變頻道或增強功率。故作信道機系統(tǒng)設(shè)計時,應(yīng)主要針對相關(guān)噪聲!相關(guān)噪聲主要來源有:因電路非線性而產(chǎn)生的諧波失真和互調(diào)失真,另一種是電磁兼容性設(shè)計不當而導(dǎo)致的電磁干擾。針對非線性相關(guān)噪聲情況采取措施1.對于系統(tǒng)內(nèi)部噪聲,根據(jù)級聯(lián)噪聲系數(shù)公式,應(yīng)注重前級的低噪聲設(shè)計2.被動情況:引入AGC電路以控制大動態(tài)范圍輸入信號的幅度3.主動情況:在非線性器件的前面或后面作濾波處理4.鏡像干擾:阻止鏡像干擾信號進入混/變頻,用RPF作濾波器5.交調(diào)失真:采用二次變頻或采用新的變頻結(jié)構(gòu),如寬帶中頻雙正交變頻結(jié)構(gòu)思考題六做VCO設(shè)計應(yīng)主要考慮哪些因素及措施?作VCO設(shè)計應(yīng)主要考慮以下因素:(1)相位噪聲(2)頻率的相對覆蓋(3)壓控頻率特性曲線的非線性(4)輸出幅度的平坦度(5)抑制寄生振蕩參考解答:(1)相位噪聲盡量提高諧振回路的有載品質(zhì)因素,減小支撐電路引入的損耗.(2)頻率的相對覆蓋可變電抗元件的接入方式電抗元件的變化指數(shù)(4)輸出幅度的平坦度(5)抑制寄生振蕩盡量減小輸出負載對諧振影響防止偏置電抗元件電抗特性的變化(3)壓控頻率特性曲線的非線性設(shè)計步驟:a.決定支持電路形式b.決定振蕩回路參數(shù)c.決定扼流圈電抗值,并要求其自然諧振頻率遠高于VCO最高工作頻率d.根據(jù)Kn要求選擇Cj并確保其正常工作(反偏)主要措施有:頻率在200MHz以下的VCO使用磁環(huán)繞線電感;200MHz以上的VCO以基極上的走線等效電感,使用改進的VCO控制電路;對寬覆蓋的VCO,KAOR影響大,用扼流圈取代之。思考題七試根據(jù)本節(jié)給出的傳遞函數(shù),推導(dǎo)出不用電流泵與Z網(wǎng)絡(luò),而采用理想積分(運放)濾波器時的環(huán)路參數(shù)的計算公式。參考解答:取理想積分濾波器如側(cè)圖所示Ri-+R1C1baVc(t)其中有C2時,只要滿足C2<<C1,則仍然可采用課堂上講過的方式處理思考題八試確定根據(jù)對頻綜的要求而選擇相應(yīng)合成技術(shù)的基本原則。參考解答:頻率合成技術(shù)是將一個或多個高穩(wěn)定、高精確度的標準頻率經(jīng)過一定變換,產(chǎn)生同樣高穩(wěn)定度和精確度的大量離散頻率的技術(shù)。目前頻率合成主要有4種技術(shù):直接頻率合成技術(shù)、間接(鎖相)頻率合成技術(shù)、直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)和混合式頻率合成技術(shù),它們各有特點。1、直接模擬式頻率合成(DS)

它是由一個高穩(wěn)定、高純度的晶體參考頻率源,通過倍頻器、分頻器、混頻器,對頻率進行加、減、乘、除運算,得到各種所需頻率。特點:近端相噪指標好,頻率轉(zhuǎn)換時間最短。但遠端相噪不好(雜散較多),頻率步進不易做小,且需大量的濾波器、切換開關(guān)等,電路較復(fù)雜,體積較大,成本高。現(xiàn)在在細頻率步進要求下的場合一般很少應(yīng)用。2、鎖相式頻率合成技術(shù)(也叫間接頻率合成,IFS)鎖相式頻率合成是采用鎖相環(huán)(PLL)進行頻率合成的一種頻率合成技術(shù)。它是目前頻率合成器的主流,可分為整數(shù)頻率合成器和分數(shù)頻率合成器。由于單環(huán)整數(shù)PLL頻率合成器難于同時滿足合成器在頻帶寬度、頻率分辨率和頻率轉(zhuǎn)換時間等多方面的性能要求,因此,一般采用多環(huán)PLL頻率合成器或分數(shù)分頻鎖相環(huán)。特點:近端相噪較難控制,頻率轉(zhuǎn)換時間長(最慢);但信號相位鎖定,頻率分辨率高于DS方式,電路相對簡單,成本低,較易實現(xiàn)。3、直接數(shù)字頻率合成技術(shù)直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)是20世紀80年代末,隨著數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)的一種新的數(shù)字頻率合成技術(shù),它從相位量化的概念出發(fā)、利用ROM+DAC轉(zhuǎn)換器得到所需信號,進行頻率合成。特點:因為功能相當于分頻器,故其輸出頻率低(范圍?。辔辉肼暤偷l譜不純(雜散較多),頻率轉(zhuǎn)換時間短,頻率間隔細(步進最?。?,易于調(diào)整及控制靈活。隨著IC電路技術(shù)的進步現(xiàn)在DDS的輸出頻率愈來愈高

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