移动台各部份电路大规模集成化的情况；Si双极型晶体管、GaAsFET高速性好，适用于射频电路；CMOSLSI功耗低，适用于低频的模拟电路和数字电路，或两者合用。表1.3可用于移动台的LSI器件器件电路名称收发混频器Si双极性器件射频模拟电路频率合成器VCO缓冲放大器等GaAs FET射频数字电路频率合成器前置分频器Si双极器件GaAsFET中频放大器调制器、解调器Si双极器件+CMOS中颖电路接收电平检测器Bi-MOS分集接收电路等各种基带滤波器基带电路CMOS调制器用PLL电路等CPUROMRAM控制电路CMOS1/0时钟、单音产生电路实现移动台小型化，除电路大规模集成化之外，无源器件的小型化也是非常重要的。无源器件主要有：收发分路器（双工器）、射频滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器、中频滤波器等。收发分路器又称天线共用器，即双工器，主要由同轴谐振器、收发分路滤波器和双向模拟开关等组成。由于采用了高介质材料，使其小型化的发展速度非常快。采用介电常数为40的汽车移动台的分路器，体积已减小到16cm2。目前已开始使用介电常数为90的材料，使其体积可以减小到10cm以下。声表面波滤器SAW是一种超小型滤波器。目前的产品工作频率已达到2GHz以上，对移动台的小型化来说，是一种有效的器件。移动台的射频滤波器、边带滤波器，中频滤波器等都可以采用SAW滤波器，使其体积缩小到相同特性的介质滤波器的1/100。SAW滤波器的低损耗化正在取得进展，估计将来可以代替收发分路器、本振源、调制振荡器和频率合成器的VCO，从而使这部分器件的体积大大缩小。实现移动台小型化的另一个重要课题是使LSI器件低功耗化。这不仅关系到LSI能否高密集成化，而更重要的是可以缩小供电电池的体积。同时，功耗关系到散热和电池容量。因此，低功耗是移动台小型化必须解决的问题。移动台特别是便携移动台的使用性质决定了其散热只能靠框架表面积的辐射和自然对流。因此要确保散热就限制了移动台的小型化。供电电池所占移动台体积的15%～25%，要减小电池体积也必须实现低功耗。降低发射功耗的最有效办法是提高功率放大器的效率。由于器件的改进和合理选用功率管的工作状态，如今在800MHz频段的功率放大器的效率已达50%。而采用GaAsFET功率管的E类工作可使效率达70%。降低集成电路器件功耗可采用自调整新工艺生产微电极结构的LSI。微电报结构是为高速电路或VLSI（超大规模集成）而开发的。若将其设计为低速工作，就可以降低LSI工作电流，即降低功耗。因此，在射频电路中，将微电极双极器件或具有高速性的GaAsLSI设计成低速工作；在低频电路中，将VLSI工艺的CMOS设计成低速工作，这就是降低器件功耗的手段之一。另外，还应尽可能使器件的工作电压一致。.6
提高电池容量，缩小电池体积也是移动台小型化的有效措施。而低功耗省电，则又是缩小电池容量和体积的方法。目前移动台中已使用了省电技术。这种省电技术又称之谓VOX技术：通常不发送时，断开发射机电源，仅在有话音输入时，才接通发射电路电源。更复杂的省电技术还有所谓间歇发送接收技术等。1：7软件无线电通信与系统结构随着无线电通信的集成化、小型化、数字化、智能化和网络化，无线电通信已开始从模拟型转向数字型，而且正在向软件型方向发展。与之相对应通信机的系统结构也将随之发生重大的变化。例如传统的接收机结构都是超外差式的，也就是将射频已调信号通过变频（--次变频或二次变频）变换成易于处理的中频上，然后对这一中频已调信号进行放大、滤波与解调等处理，解出包含信息的基带信号。近年来，由于数字信号处理（DSP)技术、多层贴片（MCM）技术和专用集成电路（ASIC)等技术的高速发展，使新一代接收机发展成数字中频式接收机和直接数字变频式接收机。数字中频接收机其结构仍是超外差型，而仅仅是用模拟变频方法把射频已调信号变换到易于DSP的中频，然后再用A/D变换和DSP技术对这一中频已调信号进行提取和解调。而直接数字变频接收机已经接近软件无线电接收机了，它是利用现有的A/D技术和DSP技术，采用分阶段实现软件化的通信机结构，如图1.6中所示。显然，直接数字变频通信机的结构与数字中频式接收机的结构还是类似的。因为现有的ADC和DAC不可能直接从RF进行采样处理，所以还必须保留超外差型的模拟变频电路。它们之间的差别仅仅是ADC和DAC更接近RF，直接数字变频式处理的IF已调信号在7OMHz以上，而且采用正交变频直接产生I/Q中频信号送人ADC、DAC进行数字处理，目前的移动通信系统（包括基站和移动手机）都类似于这种直接数字变频式通信系统结构。Y软件处理部分数据业务数据接口位流处理蒸带调ADC射频前端模拟IF制解调差错控制DAC语音信号语音A/D/A图1.6直接数字变频通信机系统结构框图软件无线电是指由软件来确定和完成无线电通信机的功能，使得多频段、多模式、多信道、多速率、多协议等的多功能通信成为可能。它的重要特点是射频直接数字化，采用高速DSP和FPGA取代传统的专用芯片ASIC，进行从射频到基带部分的软件化数字信号处理。因此，软件无线电通信机是通信与计算机的有机结合，其结构也必然是处理通信信号的计算机系统结构，如图1.7中所示，其中μP控制表示计算机控制。由图中可知，软件无线电系统的结构是由信道处理模块、控制管理模块和软件工具模块等三部分组成。其中信道处理模块实际上是-一个无线收发信机，包括RF、IF、基带处理、信源编解码和A/D、D/A等部分，而A/D、D/A应尽可能地靠近天线端，理想的A/D、D/A要求直接与天线相连接。软件无线电已成为目前商用和民用通信研究和开发的新热点，要实现软件无线电通信目前还有很多关键技术有待解决。首先是宽带多频段天线和射频前端技术。目前还不能研制出2MHz～2GHz的全频段天线，只能采用多频段组合式天线方案，即把2MHz～2GHz的频段分为3段：2~30MHz，30～. 7:
软件处理部分数据业务ADC数据接口宽带多频数字IF基带位流处理处理处理段RF前端差错控制语音信号DAC语音A/D/ANAP格制信号图1.7软件无线电通信的典型系统结构500MHz，500MHz～2GHz。而低噪声前置放大器可放大2MHz～2GHz的射频信号，这一技术已成熟。其次是模拟信号的数字化技术。将模拟信号数字化的器件是ADC，即A/D转换器件。对ADC器件的要求主要是采样速率、分辨率和输人信号的动态范围，现有的ADC器件还不可能同时满足上述三者要求。根据Nyquist定理，ADC的采样速率の>2w（是被采样的信号的最高角频率）时，采样后可真实地保留原模拟信号的信息。但在实践中，由于ADC器件存在非线性失真、量化噪声以及接收机噪声等因素的影响，故一般选择w>2.5。显然，目前ADC器件的关键技术还在于如何提高采样速率的问题。第三个关键技术是DSP器件的高速处理速度问题。目前TI公司的DSP产品TMS320C6000系列产品的时钟速度可以达1.1GHz，理想软件无线的理念是用DSP完成ADC之后的数字信号处理过程，而上述DSP芯片仍然无法完全胜任这一工作。近年来微电子技术的发展直接促进了ADC和DSP器件性能的提高，ADC采样速率在过去的5年内提高了25倍，而DSP的处理速度上升了近100倍。处理速度上升的同时，芯片尺寸将缩小，芯片线宽为0.18~0.13μm。目前0.18~0.13μm的微电子技术已经成熟，因此有希望在不久的将来在器件方面为实现软件无线电作准备。软件无线电的最后一个关键技术是软件算法问题。软件无线电通信机的功能是由软件重构的，即由软件决定软件无线电通信机的功能，而软件又渗透于包括物理层在内的各层协议栈中。要以软件实现信道（信源）编码、调制解调以及某些数字信号处理，这就是软件无线电软件算法需要重点研究的问题。:8:
第2章接收系统2.1单次变频超外差式接收机的实现单次变频超外差式接收机的框图如图2.1中所示。图中接收信号频率范围是500kHz～30MHz，即中、短波段。图中预选器让这一频率范围的选取信号都能通过，而其他频率的信号则全部滤除，因而预选器送入混频器的信号就是所要接收的500kHz～30MHz信号。送入混频器的本地振荡信号频率比接收频率高出455kHz，即955kHz～30.455MHz。混频器把这两个输信号相混以后由中频滤波器取出差频455kHz，这差频455kHz即就是我们常说的中频信号。应当指出，不论如何去调谐接收机，中频是永远不变的。所以对所有接收频率都变成处理一个相同频率的信号，这就是超外差式接收直到至今还认为是一种最佳设计方案的原因。455kHz的中频信号仍然包含有从天线进入的信号的信息，它在中频放大器中被选频放大后，进入检波器检波解调；再经低放放大后，送人扬声器变换成音频信息。大线455kHz混频器+R中放检波低放滤波声音0.955~30.455MHz预选回路3.本地振荡器统图2.1单次变频超外差接收机框图为保证本振频率始终高出接收频率455kHz，必须使预选回路和本振回路实现统调。统调的简单办法可以使预选回路电容和本振回路电容采用一个同轴的双联可调电容，这一办法是可行的，只要这两个电容变化量选得合适，就可以使本振频率在接收波段内永远高出接收频率455kHz。例如：若接收频率fR正好调谐在1MHz上，则本振频率fi.就能准确地调谐在1.455MHz上，如图2.2所示。这一统调方法直到目前为止还在采用。若波段范围太宽，则实践可采用多个回路覆盖全波段，实际电路如图3.2中所示（在3.1.1节），图3.2还展示出了预选器和可变频率振荡器实现统调的方法。目前新型接收机中，调谐元件已不是这种机械的同轴可调电容器，而是采用变容二极管的电子调谐方式。.9
0.5-30MHzV滤波先县455kHz1.455(MHz)JR全图2.2单次变频超外差式接收机统调原理示意图2.2镜像干扰及其抑制方案从天线进人的接收信号和本地振荡器混频以产生要进一步放大的中频信号。本振频率可以高于或低于天线进入的接收信号频率一个中频值。通常，本振频率都高于进入信号的频率。例如本振频率在14.545MHz，对天线进入的接收频率14.090MHz信号变换为455kHz中频信号，如图2.3中所示。A电台：14.090MHzV100WB电台：15.000MHz10kWV预选器频响曲线预选器A钳/R-2LOf-455kHz14.090 14.545 15.000(MI1z)R4Ie图2.3455kHz的单次变频超外差式接收机的镜像干扰如果有一个电台的频率是15.000MHz，它也将和14.545MHz的本振混频并产生455kHz的中频信号。若接收机前端的选择性差，而15.000MHz信号台的功率又强，则当接收机调谐在14.090MHz时，此15.000MHz的信号也将收听到，因而干扰了实际要接收的14.090MHz的信号，这种干扰称之镜像干扰，如图2.3所示。为了说明这个问题，考虑图2.3的情况，电台A的频率是14.090MHz，功率为100W；电台B的频率是15.000MHz，功率是10kW，相对较宽的预选器调谐在14.090MHz，可变频率振荡器振荡在14.545MHz，电台A的信号与之混频后产生455kHz信号，由中放放大并检波后，在扬声器中听到该电台信号。而15.000MHz的电台B.也在预选器的通带内，尽管受到一定的衰减。但因为电台B的功率足够强，15.000MHz电台B的信号也和振荡器14.545MHz的信号混频，产生455kHz的中频信号，它也和电台A的混频信号同时被放大检波后在扬声器里收听.10