什么是射频？射频根本架构？

什么是射频？射频系统架构？
一、认识射频

1、射频信号

射频（Radio Frequency），即高频交流变化电磁波的简称，可明确为无线电的代名词，描画那些依赖无线技术进行通讯的系统，特指频率范围在3kHz~300GHz的具有远距离传输本领的高频电磁波。

   电磁波无处不在，根据频率不同划分成不同领域，从低频到高频依次有：无线电、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线、伽马射线等。射频归属于无线电中，再高的的频率便是微波，但随着无线技术的巨大发展，射频和微波的界限已经越来越不清晰。
    交变电流畅过导体形成电磁场产生电磁波，而频率低于100hz的电磁波会被地表吸收，不能形成有用传输，只有频率高于100hz电磁波才气在氛围中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输本领。
  2、射频电路

我们通常所以为的射频即上述频段的高频模拟信号，但从电路层面来讲，射频指处置惩罚高频模拟信号发射和接受的干系电路。一样平常当频率高于30MHz时，电路的设计就必须思量利用射频电路理论。
只要涉及到信息传输，就要有发射方和接受方的存在，而在无线传输中，射频电路就是用来负责高频模拟信号发射和接受。
   数字电路、低频模拟电路、射频电路区别：
1、用途不同：数字电路目的是传输和处置惩罚信号的状态，就是“0”和“1”代表的低电平状态和高电平状态，如单片机点亮LED；低频模拟电路为了传输电压、电流和波形，如利用单片机进行模拟信号收罗的电路；射频电路应用于高频电磁波，主要目的是传输和处置惩罚信号的频率和功率。
2、衡量指标不同：数字电路的衡量指标是数字波形、重复频率、电平、上升和下降时沿、稳定性等；低频模拟电路的衡量指标主要基于电压、电流和波形的测试；射频电路衡量指标是功率、频谱宽度、噪声、非线性等。
  二、射频系统

原始的电信号被称为基带信号，有线信道可以直接传输基带信号，但以自由空间为信道的射频无线传输，却无法传输基带信号，需将基带信号转变成可以在无线信道中传输的频带信号，通过发射端进行信号发射，然后在接受端进行反变更，这个过程就是射频系统发挥作用。
1、收发信机

一样平常情况下，一个完备射频系统一定包括“发射”和“接受”两部分，这个设备称为收发信机，由发射机（TX）和接收机(RX)构成。
   发射机负责把信号发射出去，通常还必要把信号进行频率和功率上的放大后发射出去；
接收机则接受其他设备的信号，可以明确为发射机的逆过程；
  2、射频系统架构

射频系统架构就是射频系统发射和接受电路的布局框架。
常见的射频系统架构由两种：超外差架构、直接变频架构。
   现在大多数的无线通讯系统都选用了超外差布局，比如在2G，3G和4G通讯系统中，我们最常见的就是这种超外差收发机。这种布局相较于其他布局来说有着比较好的性能表现。但在5G上，更常用的是布局更简单的零中频布局。
  超外差架构，外差这个词是Reginald Aubrey Fessenden（加拿大发明家雷金纳德·费森登）在1901年提出来的，他将混频产生新的信号的想法称为”外差“，并且给出了具有一次混频布局的接收机架构称为外差接收机，它必要一个混频器将调制的射频信号带入调制的中频信号，该信号应用于 I/Q 解调器，将调制的低中频带入零中频的基带。超外差，就是具有两次和两次以上混频布局的接收机。在超外差接收机中，必要两个混频器将调制的射频信号变成调制的中频信号。
直接变频架构，射频科学家在1980年左右开始使用直接变频的无线电收发机，直接变频意味着射频信号直接变更到高频信号，中间不产生中频信号，因此也叫做零中频接收机
  下面先容典型射频系统架构：

2.1 基带电路

   基带频带是指没有调制的原始信号，也就是频率范围在零频附近的这段带宽。
  基带电路起首会对必要发送的信号（如音频信源信号、视频信号等）进行编码，编码有信源编码、信道编码。
   信源编码，说白了，就是把声音、画面信号变成0或1的信息；
信道编码是通过增长冗余信息，对抗信道中的干扰和衰减，改善链路性能。
  接下来为了让“波”更好的表示“0”或“1”，就是对信号进行调制，将基地信号加载到载波信号，通过改变载波的某些特性来代表基带信息。
   调制可分为传统的模拟信号调制和数字调制，传统模拟信号调制有调频（FM）、调幅（AM）、调相（PM）

在上述基础上研制初多种调制，对应数字调制有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK），除此之外还有正交幅度调制（QAM）。别的，越高级的调制方式，所携带的信息就越多，最终通讯速率也就越高。
  2.2 收发信机电路

经过基带电路的编码和调制后，基带传来的信号还是低频信号，发射机要做的是继续对信号进行调制，通过上变频器将基带信号从低频调到指定的高频频段。
   变频器，有上变频和下变频，所谓变频就是进行频率上的加减法，对于发射机就是加法，也就是把基带信号加上一个由本地振荡器产生的本振频率，下变频器则是做减法。
  之后射频信号通过增益可调的放大器进行初步放大，再送到功率放大器。因为经过高频调制后，产生射频信号的功率太小，还必要放大功率，以保证发射出去的功率满足传输要求。
   功率放大器，就是把弱信号进行放大，原理是把直流供电的功率转换为交流射频信号的功率。
  经过变频、增益、功率放大后射频信号就可以很好的发送出去了，经过射频开关或双工器后发送到天线，通过天线把射频信号转换成电磁波辐射到空中。
   天线主要负责射频信号和电磁信号之间的相互转换，不同无线系统都必要设计专门的天线。
射频开关，用于判定发射机和接收机什么时候接通天线，或者选择不同的无线系统或频段何时接通。
双工器，是对发射和接受进行隔离的器件，其原理相当于两个带通滤波器。
  接收机可以明确为发射机的逆过程。
   接受机的低噪声放大器的作用和发射机的功率放大器相对应。
对于接收机，从天线上接受的信号非常弱，必须对信号进行放大，这个关键任务就由低噪声放大器实现。
低噪声放大器是指噪声系数很低的放大器，在放大微弱信号的地方，放大器自身的噪声对信号的干扰大概很严重，因此希望减小这种噪声，以提高输出的信噪比。
  天线接收到电磁波后，把电磁波转换成射频信号，经过天线开关或双工器后送到低噪声放大器经过放大后的信号送到变频器进行下变频（下变频就是对信号进行频率上的减法）；经过下变频后射频信号变成频率很低的信号，再经过低通滤波与放大，然后经过解调器解调；解调后的信号送到编解码器进行解码（经常还会有音频放大器进行放大），解码后的音频信号送给扬声器。

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