无线电接收发射技术详解

　　信号发生器的选购

　　选购信号发生器，首先要考虑的是信号源的类型要适合应用的需要。对于业余无线电爱好者，如果主要用于调测对讲机灵敏度，就需要高频信号发生器，如果主要用于普通电器维修和基础电路实验，则普通函数信号发生器更为适合。对于维修电视机的朋友，则需要电视信号发生器，调频立体声信号源适合维修收音机之用。如果你需要用于数字信号测试，那么矢量信号源更适合你。

　　其次，信号发生器的频率覆盖范围和调制模式以及信号输出幅度都要满足应用的需要。调FM对讲机的灵敏度一般要求信号发生器具备调频信号调制，频率覆盖对讲机工作频段，信号发生器的信号输出幅度最小不大于-120dBm，能达到-127dBm则更好。

　　再次，所选的信号发生器的价格应该在自己的预算范围之内，中高档的信号发生器都属于高价值仪器，高档的信号发生器性能卓越，使用也顺手，但如果没有足够的预算，则只能对它敬而远之。高端的仪器除了性能指标有保障外，在一定程度上能够为你的实验室“撑场面”，增加懂行的客户对你提供测试结果的信任度，也代表测试机构的实力。

　　最后，购买高价值仪器售后服务和维修保障也很重要，有的产品包含不同年限的保修报价是不一样的，购买时不能只贪图便宜。

　　

　二、无线电台天线驻波比浅析

　　随着国民经济的发展，无线电通信应用越来越广泛，已经渗透到各行各业。但是某些单位为了达到一定的通信效果和更大的覆盖范围，一味地加大无线电电台功率，这不仅增加了设备故障率，而且将对操作者产生电磁辐射危害。

　　其实，加大功率并不是提高通信质量和覆盖范围的唯一选择。影响电台通信效果的因素有很多，由Bullintog近似计算公式 Pr=Pt（h1h2/d2）2grgt可知，天线高度和天线增益对信号传播的影响很大。怎样保证信号功率有效地输送到天线并有效辐射出去，是值得关注的问题。天线电压驻波比（VSWR）是衡量天馈效率的重要指标。

　　电压驻波比（VSWR）是常用的射频技术参数，用来衡量电台各部件之间匹配是否良好。本文结合笔者多年工作实际，从应用层面探讨电压驻波比问题。

　　1 天线驻波比（VSWR）的大小与驻波表

　　当一个通信系统建立时，我们应当测量天线系统的驻波比是否接近1∶1，如果驻波比接近1∶1固然好，但经常会出现小于1的情况。那么驻波比达到多少，天线才算合格呢？

　　发射机与天线匹配的条件，是两者阻抗的电阻分量相同、感抗部分互相抵消。目前无线电发射设备的电阻通常为50欧姆。老式发射机的输出阻抗多为几百欧姆，现在已很少在专用通信系统中看到，多为业余无线电爱好者所使用，对这种设备设法将天线电流调至最大即可。

　　当电压驻波比（VSWR）不是1时，比较两个天线的电压驻波比（VSWR）没有意义。天线电压驻波比（VSWR）等于1，表明天线系统和发信机满足 匹配条件，发信机的能量可以最有效地输送到天线上。而如果电压驻波比（VSWR）不等于1，比如说等于4，那么可能存在多种情况：天线感性失谐、天线容性 失谐、天线谐振但馈电点不合适等。在阻抗圆图上，每一个电压驻波比（VSWR）数值都是一个圆，拥有无穷多个点。也即，电压驻波比（VSWR）数值相同 时，天线系统的状态有很多种可能性。

　　正因为电压驻波比（VSWR）除了1以外的数值，都不值得那么精确地认定（除非有特殊需要），多数电压驻波比表并没有像电压表、电阻表那样详细标定，甚至很少给出相应的误差等级数据。由于表内射频耦合元件的相频特性和二极管非线性的影响，多数电压驻波比表在不同频率、不同功率下的误差并不均匀。

　　值得注意的是，天线系统的VSWR等于1，并不表明其一定是好天线。VSWR值为1，只能说明发射机的能量可以有效地传输到天线系统，但是这些能量 是否能有效地辐射到空间，则要另当别论了。例如，一副按理论长度制作的偶极天线和一副长度只有1/20的缩短型天线，只要采取适当措施，它们的VSWR都 可以等于1，但其发射效果却大相径庭。

　　2 影响天线效果的最重要因素：谐振

　　天线系统和输出阻抗为50欧的发射机的匹配条件，是天线系统阻抗为50欧纯电阻。理论上，要使天线发射的电磁场最强必须满足两个条件：一是发射频率 必须和天线的固有频率相同，二是驱动点要选在天线的适当位置。如果驱动点不恰当而天线与信号频率谐振，发射效果会略受影响，但是如果天线与信号频率没有谐 振，则发射效率会大打折扣。所以，在这两个条件中，谐振是关键因素。

　　实际应用效果证明，只要天线频率与发射频率谐振，即可达到较为满意的发射效果。因此在没有条件做到VSWR为1时，改善发射效果最重要的手段是使整个天线电路与工作频率谐振。

　　当VSWR过高，而天线系统又没有谐振时，阻抗存在很大电抗分量，发射机末级器件可能需要承受较大的瞬间过电压。由于早期技术不成熟，高VSWR容易造成射频末级功率器件的损坏。因此，将VSWR控制在较低的。

三、零起步学无线电收发——从等幅波发射机认识振荡与发射

　　利用无线电波传递信息，具有传输距离远、传送信息量大、可以穿越大多数障碍物以及无须架设线路等特点，广泛应用于通信、广播、遥控和遥测等领域，也吸引了大批无线电爱好者投身其中。要发射无线电波，首先要产生无线电波。“振荡”电路就是按照人们的意愿产生无线电波的“机器”。

　　高频振荡器

　　振荡器是一种不需要外加输入信号，而能够自己产生输出信号的电路。产生无线电载波信号的高频振荡器属于正弦波振荡器。正弦波振荡器由放大电路和反馈电路两部分组成，反馈电路将放大电路输出电压的一部分正反馈到放大电路的输入端，周而复始即形成振荡，如图1所示。高频振荡器有变压器耦合振荡器、电感三点式振荡器、电容三点式振荡器、晶体振荡器等多种电路形式。

　　图1 正弦波振荡器

　　1. 变压器耦合振荡器

　　变压器耦合振荡器电路如图2所示，变压器T包括振荡线圈L2和反馈线圈L1，L2与C2组成LC并联谐振回路，作为晶体管VT的集电极负载，L1接在VT基极。VT与LC并联谐振回路构成选频放大器，只有频率f ＝f o的信号得到放大，并经变压器T正反馈至基极，形成振荡，振荡频率f o＝1/（2π L 2C2），正弦波信号经C4耦合输出。变压器耦合振荡器的特点是容易起振，输出电压较大，但最高振荡频率较低。

　　2. 电感三点式振荡器

　　所谓三点式振荡器，是指晶体管的3个电极直接与振荡回路的3个端点相连接而构成的振荡器，如图3所示。

　　图2 变压器耦合振荡器

　　图3 三点式振荡器
四、为无线基站选择高线性度混频器

　　目前，无线基站等通信系统对接收灵敏度和大信号性能提出了非常高的要求。本文着重讨论混频器的相关问题，介绍了混频器的几个关键性能以及数据资料中提供的基本参数。文章探讨了如何选择最佳混频器优化接收通道的性能。

　　引言

　　无线基站通信标准，例如GSM、UMTS和（当前的） LTE，定义了不同参数的下限指标，包括接收机的灵敏度和大信号性能。这些关键指标对无线基站中的每个射频功能模块提出了设计挑战。在接收信号通路，混频器性能主要影响接收机的灵敏度和大信号性能。本文介绍了混频器的关键性能和参数，有助于设计接收通道时选择最佳的混频器。

　　无线基站接收机

　　我们首先分析无线基站中的典型接收机方框图（图1）。因为接收到的信号经过两次连续的下变频，变换到较低频率，这些接收机被称为超外差式接收机。如图所示，信号通过天线接收，然后经过第1级RF滤波器滤波，该滤波器通常用于滤除无用信号。随后，该滤波器输出通过一个LNA （低噪声放大器）进行放大，该放大器通常具有非常低的噪声系数。

　　图1. 无线基站接收机典型框图

　　放大信号通过第2级RF滤波器再次进行滤波，该滤波器滤除限制混频器性能的无用信号的同时还对频率范围加以限制。经过滤波后带宽受限的信号被送入第一级混频器，在此通过与LO （本振）信号混频，下变频至一次IF频率。根据接收机结构的不同，该IF信号可以进一步下变频至更低的二次IF频率，然后送入基带进行解调处理。

　　现在，我们开始研究接收链路中的混频器。因为影响接收机灵敏度和大信号性能的主要因素是混频器参数，应该对其进行仔细分析。

　　混频器参数

　　混频器的噪声系数表示从输入至输出的SNR （信噪比）衰减，该比值通常用对数表示（dB），如式1所示：

　　（式1）