假期除了备战考研之外,也给自己充电一下。
学习了通信原理、射频电路、信号处理等课程后,终于是可以初入系统设计了,这个系列给大家带来射频收发系统设计的日记教学。

射频系统中涉及的信号通常是带通系统中的已调波。

窄带的调幅或者调频波可以用正交分量和同相分量来表示:

画射频架构软件 射频系统设计_信号处理

前者为同相分量,后者为正交分量,f0则是载波频率。

我们所要传输的有效信号,一般被加载于中心频率f0左右2B宽度的带宽之内,根据采样定理我们可以知道,至少要保证采样频率为2(f0+B)才能保证后续可以完整地还原出原始信号,那么在现代计算机为基础的分析中,采样频率的提高就意味着计算量的大幅增加。

所以我们得出一个结论:直接分析带通系统中的带载信号,效率是很低的。
所以我们要想方设法降低用于分析的信号频率,现在的办法是,低通等效映射。

已调载波信号又可以写做:

画射频架构软件 射频系统设计_画射频架构软件_02

a(t)为幅度调制,φ(t)为相位调制。
由此可见,已调波中,实际上只有中包含了所有的有用信号,且具有低通特性,称为复包络。

从带载信号出发,流程图如下:

画射频架构软件 射频系统设计_画射频架构软件_03

预包络相当于是等效低通信号在频谱上右移了f0,只需再移动相应的距离即可得到低通等效。
由此可见,低通等效传递函数实际上是通过截去负频率部分的H(f),并将正频率部分左移f0得到,而我们也可以看出,带通系统中带载信号分析复杂是因为有因子造成的。

画射频架构软件 射频系统设计_射频_04

最后说一下非线性系统的表征和分析。

当接收机处于高增益下,对强干扰会呈现非线性特点,而所谓的非线性,分为两个方面:
第一,幅度上不再服从叠加定理;第二,频率上产生新的分量。

通常采用无记忆的非线性系统,分析非线性系统时,通常做以下处理:

即将其展开为幂级数来分析。

对于非线性系统来说,输入通常是期望信号和若干个不同频率的干扰信号组合而成,干扰信号和系统的非线性相互作用最后导致出现新的频率成分。

在一个期望信号和一个干扰信号组合的情况下。若干扰是非实时的,且系统是小信号情况,增益会随着输入信号的增大而减小,这种现象叫做增益压缩;而随着干扰幅度的增加,输出增益也会减小,且减小速度是增益压缩时的二倍,这种现象叫做钝化效应。

若干扰信号为幅度调制为1+m(t)的较强干扰,那么其幅度调制会因为非线性嫁接到期望信号中去,这一非线性现象称为交叉调制。

若有多个干扰信号时(这里假设有两个,频率分别为f1和f2).则会产生频率为f1+f2、2f1+f2的产物,前者叫做二阶互调制,后者是三阶互调制。当干扰频率与接收机工作频率接近时,互调制干扰则不可忽略。

无记忆带通非线性系统的低通等效与之前说过的相似,值得注意的是,器件输出非线性部分完全是靠输入幅度A(t)来的,这一特点称为包络非线性。