无线通信基础知识8：射频系统

射频系统：

发信机：

无线电波的发信机主要由发信源、功率放大器和频率源3大部分组成。发信源（或者叫做发信激励）的作用是调制；频率源是为了调制器和上变频器提供合乎频率要求的振动信号；功率放大器将发信源输入的信号放大到所需的功率电平，具有功率控制的功能。

发信机最核心的功能就是提供一定频率、一定功率的无线电波，用以承载无线信号。制约发信机使用场景的最主要指标就是信号发射的频率范围和信号发射的功率范围。当然任何发信机都不是理想的射频器件，本身也会产生一些杂散辐射、交调干扰，或多或少影响着发信机的性能；衡量发信机性能是否优越的主要指标是一个发信机的杂散辐射水平和互调抑制能力，杂散辐射越小越好，互调抑制能力越强越好。

接收机：

无线电波是通过天线和馈线传到接收机上的，就好像人类的耳朵和外耳道接收声波信号一样。无线电波的接收机主要有滤波器、功率放大器（或低噪声功率放大器）、解调器组成。滤波和放大功能也是人类听觉系统所具有的功能，解调的功能类似于大脑对听到的声音进行理解的功能。

决定接收机使用场景最重要的指标是接收机的接收带宽，及接收机工作时允许的动态频率范围。噪声系数和灵敏度用于描述接收机对微弱信号的接收能力，是衡量接收机性能是否优越的两个重要指标。

功率和电平：

功率的表述常用于日常电路，电平的说法常用在无线电通信领域。电平就是射频电路中电量的水平，一般将倍数转化为对数来表示。这里的电量可以指“电功率”、“电压”、“电流”，但常用的电平是指功率的对数，以dBm为单位。功率和电平是同样一个事物，但用的场合不同，不严谨的时候，可以混用。

功放：

功率放大器，简称“功放”，但它放大的不是功率，也不是凭空产生了功率，因为能量不能凭空产生；功放放大了输入信号的变化，功放的输出功率的变化成倍的放大或放映了无线信号输入功率的变化。但这并不是说，输出的信号功率来源于输入信号的功率。功放的输出功率来源于功放本身的工作耗能，由工作电压和工作电流决定。

低噪放：

低噪放，顾名思义，就是噪声系数很低的放大器，一般用于接收机的高频和中频前置放大电路。低噪放的成本一般比同等条件下的放大器高，因此一般应用在接收端，而不用于发射端。因为在接收端，需要放大微弱的信号，减少放大器自身引入的噪声，提高输出信号的信噪比，从而提高接收灵敏度。

混频器：

混频器的作用是将无线信号频率由一个值变换为另一个值，起到频谱搬移的作用。对无线信号进行扩频、调制等处理工作是在低频段下进行的，然后再将处理好的信号变频到高频段发射出去；或者将接收到的射频信号变频到低频段，再做解调、解扩等信号处理工作。混频器在中频范围内进行信号放大，工作线性范围比较稳定，接收机的灵敏度可以提高。

滤波器：

滤波器是对特定频率的无线信号有选择和消除作用的射频器件，让有用信号尽可能无衰减的通过，对无用信号尽可能的进行衰减。

振荡器：

振荡器就是一个频率源，其功能是把直流电转换为交流电。振荡器是将直流电转换为具有一定频率的交流电的能量转换装置，是收发设备的基础电路。

压控振荡器，是电压控制频率的振荡器，也就是输出交流信号的频率和其输入电压的变化有确定关系的振荡器。

鉴相器：

所谓鉴相器，就是指鉴别相位的射频器件，又叫相位比较器，是输入信号、反馈信号之间的相位差与其输出电压有确定关系的电路。鉴相器的功能是发现输入信号和反馈信号的相位差别，然后通过合理的方式表示这个差别，这个表现形式就是电压。表示相位差和输出电压确定关系的函数称为鉴相特性，鉴相器是锁相环的基本部件之一。

锁相环：

锁相环就是锁定相位的环路，其有鉴相器、滤波器和压控振荡器3部分组成前向通路，由分频器组成频率相位的反馈通路。锁相环的工作原理是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号通过鉴相器转换成电压信号输出，经低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对振荡器输出信号的频率实施控制，再通过反馈通路把振荡器输出信号的频率、相位反馈到鉴相器。锁相环再工作过程中，当输出信号的频率成比例的反映输入信号的频率时，输出电压和输入电压保持固定的相位差，这样输出电压与输入电压的相位就被锁住了。

合成器：

合成器一般用于发射端，其作用是将两路或者多路从不同发射机发出的射频信号合为一路送到天线发射的射频器件，同时避免各个端口之间的相互影响。
    

功分器：

功分器是实现无线信号等功率分配的射频器件。二功分器一般有一个输入端口和两个输出口，还有三功分器、四功分器等。

耦合器：

耦合器是从无线信号主干道中提取出一小部分信号的射频器件，与功分器一样都属于功率分配器件，不同的耦合器是不等功率的分配器件。耦合器与功分器搭配使用，主要为了达到一个目标，使信号源的发射功率能够尽量平均分配到室内分布系统的各个天线口，使每个天线口的发射功率基本相同。

衰减器：

衰减器是射频电路中用来减弱无线信号功率的二端口射频器件，衰减器完全由电阻元件组成，在工作频段范围内相位偏移为0，其衰减特性和特性阻抗与频率无关。主要用途是减弱电路中信号大小、改善阻抗匹配性能。

负荷：

在射频电路中负荷用于某一电路或电器空闲的输出端口，以接收多余功率的元器件或装置。对负荷最基本的要求是功率接收和阻抗匹配。射频器件有空闲端口的时候，必须安装阻抗匹配的负荷。