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電子電信技術 電子電信技術 通信與無線電學應用
 
 
 
 
無線收發器設計指南:現代無線設備與系統篇(原書第2版)
 叢書名稱: 新視野電子電器科技叢書
 作  者: (以色列)阿里埃勒•盧扎托/(以色列)莫蒂•赫瑞汀
 出版單位: 清華大學
 出版日期: 2019.02
 進貨日期: 2019/5/27
 ISBN: 9787302510796
 開  本: 16 開    
 定  價: 743
 售  價: 594
  會 員 價: 545
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編輯推薦:

本書立足於工程實踐,採用全面而系統的論述方式,對傳統的、先進的全數位無線收發器的架構和詳細設計分別進行了討論,清晰而簡練,易讀性好。在各章還末尾設置了許多實例和問題。幫助讀者深入瞭解它們所涉及的機制。


內容簡介:

本書立足於工程實踐,採用全面而系統的論述方式,對傳統的、先進的全數位無線收發器的架構和詳細設計分別進行了討論,清晰而簡練,易讀性好。在各章還末尾設置了許多實例和問題。幫助讀者深入瞭解它們所涉及的機制。


圖書目錄:

第1章簡介

1.1射頻系統

1.1.1射頻系統的概念

1.1.2頻譜

1.1.3蜂窩的概念

1.2無線系統和技術的詳細概述

1.2.1系統類型

1.2.2無線網路架構

1.2.3無線局域網

1.2.4無線廣域網路

1.2.5訪問方式

1.2.6發射接收機制

參考文獻

第2章收發機架構

2.1接收機架構

2.2超外差接收機

2.2.1定義及工作原理

2.2.2優缺點

2.2.3中頻頻率的選擇

2.3直接變頻接收機

2.3.1定義及工作原理

2.3.2優缺點

2.4直接射頻採樣接收機

2.4.1定義及工作原理

2.4.2直接射頻採樣中I和Q通道的恢復

2.5發射機系統

2.6兩次變頻發射機

2.6.1定義及工作原理

2.6.2優缺點

2.7直接發射機

2.7.1定義及工作原理

2.7.2優缺點

2.8直接射頻採樣發射機

2.9收發機架構

2.10全雙工/半雙工架構

2.11時分架構

2.12習題詳解

2.13等式背後的理論

2.13.1直接射頻採樣發射機

2.13.2採樣理論

參考文獻

第3章接收機系統

3.1靈敏度

3.1.1靈敏度是什麼

3.1.2中間靈敏度

3.1.3靈敏度的測量

3.2同通道抑制

3.2.1定義及工作原理

3.2.2同通道抑制的測量

3.3選擇性

3.3.1定義及工作原理

3.3.2選擇性的測量

3.4阻塞

3.4.1定義及工作原理

3.4.2阻塞的測量

3.5互調抑制

3.5.1定義及工作原理

3.5.2互調的測量

3.6鏡像抑制

3.6.1定義及工作原理

3.6.2鏡像抑制的測量

3.7半中頻抑制

3.7.1定義及工作原理

3.7.2半中頻抑制的測量

3.8動態範圍

3.8.1定義及工作原理

3.8.2動態範圍的測量

3.9雙工靈敏度劣化

3.9.1定義及工作原理

3.9.2雙工靈敏度惡化的測量

3.10其餘雙工雜散

3.11其他接收機幹擾


3.12習題詳解

3.13公式背後的理論

3.13.1靈敏度

3.13.2同通道抑制

3.13.3選擇性

3.13.4互調

3.13.5鏡像抑制

3.13.6半IF抑制

3.13.7雙工器機制

3.13.8雙工靈敏度劣化

3.14直接RF採樣接收機的延伸

3.14.1ADC雜訊因數

3.14.2DRFS接收機中的信噪比,選擇性和阻塞

3.14.3關於量化雜訊的提示

參考文獻

第4章發射機

4.1峰均比

4.1.1定義及工作原理

4.1.2峰均比的測量

4.2射頻功率放大器的非線性

4.2.1什麼是射頻功率放大器的非線性

4.2.2功率放大器的三階主導特性

4.2.3功率放大器的四階主導特性

4.2.4功率放大器輸出的帶內頻譜圖

4.2.5功率放大器的模擬方法

4.2.6N階互調失真

4.2.7N階輸入截點

4.3發射機技術規範

4.3.1頻譜罩

4.3.2誤差向量幅度

4.3.3相鄰通道功率比

4.3.4功率放大器(PA)效率

4.3.5發射機瞬態

4.3.6空間輻射

4.3.7傳導輻射

4.4增強技術

4.4.1線性化技術

4.4.2包絡跟蹤供應

4.5習題詳解

4.6方程式相關理論

4.6.1准靜態射頻信號的峰均比計算

4.6.2功放非線性的分析模型

4.6.3功放非線性對數位調製的影響

4.6.4功放非線性對頻譜形狀的影響

4.6.5功率放大器的非線性表徵

參考文獻

第5章綜合器

5.1整數N分頻綜合器

5.2分數N綜合器

5.2.1定義及工作原理

5.2.2示例: 雙計數分數N綜合器

5.3直接數位綜合器

5.4整數N/DDS混合頻率綜合器

5.5習題詳解

5.6公式背後的原理

參考文獻

第6章振盪器

6.1低功耗自限幅振盪器

6.1.1定義及工作原理

6.1.2實際電路

6.2基於分散式諧振器的振盪器

6.3習題詳解

6.4方程基礎理論

6.4.1通用π型結構濾波器分析

6.4.2Leeson方程

6.4.3諧振傳輸線的集總等效電路

6.4.4壓控振盪器

參考文獻

第7章RF模組

7.1天線

7.1.1天線的定義

7.1.2天線的工作原理

7.1.3天線的基本參數

7.1.4天線陣列

7.1.5智慧天線

7.1.6天線類型

7.1.7習題詳解

7.2低雜訊放大器

7.2.1定義及工作原理

7.2.2兩埠網路的雜訊(經典方法)

7.2.3LNA的拓撲結構

7.3濾波器

7.3.1濾波器設計

7.3.2濾波器系列

7.3.3濾波器類型

7.3.4濾波器技術

7.4功率放大器

7.4.1放大器分類

7.4.2設計

7.5混頻器

7.5.1性能測量

7.5.2混頻器的種類

7.5.3MOSFET混頻器

7.5.4雙極型混頻器

參考文獻

第8章備註

8.1射頻通道

8.1.1大尺度衰落和小尺度衰落

8.1.2衰落餘量

8.1.3衰落分類

8.1.4多普勒效應

8.2雜訊

8.2.1熱雜訊

8.2.2信噪比

8.2.3雜訊因數和雜訊係數

8.3傳輸

8.3.1對數標度

8.3.2Friis公式

8.3.3雙徑模型

8.4路徑損耗

8.5調製

8.5.1幅度調製

8.5.2頻率調製

8.5.3建模載波相位雜訊為窄帶FM

8.6多輸入和多輸出

參考文獻

附錄附加測試

測試1

測試2

術語表


章節試讀:

第3章接收機系統


本章對不同接收機指標進行詳細的定義並闡述,分析其對系統性能的影響,同時也講解如何實現、計算和測量這些指標。第一步,提供模擬RF設計基本公式的解釋,並配合習題講解。此時,讀者能夠在不需要深入挖掘理論的情況下理解足夠的知識。接著會深入講解習題,以用來培養實際應用這些公式的信心。在後一節,為了讀者能培養出更深入的洞察力,我們通過相對的數學方法提供設計公式潛在理論的詳細證明和解釋。最後,為了讓讀者可以瞭解最新的接收機系統主題,我們擴充結果到直接RF採樣(DRFS)接收機,包括相關的例題。
重要參數——抗幹擾: 一個接收機核心和最重要的參數是它的抗幹擾,也就是它能在多個強幹擾信號存在下檢測出一個弱信號的能力。我們認為“所需信號”的RF信號的頻率、頻寬和調製方式與接收機設置相匹配。
就現在需要考慮的內容而言,我們將接收機系統看作一個具有一個輸入埠和一個輸出埠的“黑盒子”。接收機性能通過分析輸出埠的輸出信號與輸入埠的輸入信號的關係來衡量。定義SNRo為在輸出埠的信號雜訊比,一個接收機正確工作的條件是它提供了大於給定信噪比SNRd的SNRo。
每一個輸入幹擾和設計局限最終可轉化成SNRo的降低。更詳細地來說:
輸入埠是天線埠。除非其他特殊定義,我們總是假設(通常沒有損耗)從天線埠看過去的在所要頻率的阻抗為電阻且等於50Ω。而且就我們現在的分析所涉及的,我們不關心信號如何到達輸入埠,不管是通過天線或者其他實驗儀器或者一些寄生機制。
輸入信號包含在天線埠的所有RF信號集合,可能包含在指定通道頻率的所需信號,以及大量的特性和頻率已知或未知的外來幹擾RF信號。
輸出埠是虛擬的埠,我們定義它為基帶(BB)採樣器或者檢波器輸入。我們所涉及的接收機輸出信號是在該埠的信號。將該埠取名為“虛擬”,是因為我們可能不能進入,也可能不知道其輸出預先會去哪裡,有何目的。事實上,在輸出埠的信號,可能直接進入檢波器電路,以提取調製信號,或者被BB採樣器採樣,然後進入後續數文書處理,並進行特定應用。
輸出信號是在輸出埠的信號。該信號不是在RF頻率,而是在基帶頻率,也就是,它佔用一個對應所期望資訊率的通信通道的頻寬。輸出信號是對輸入埠信號同時進行線性和非線性機製作用的結果,會將所需的RF信號與不需要的隨機和不可預計的幹擾RF信號混合。輸出信號也包含了硬體產生的雜訊,通過接收機鏈路累加。因為幹擾和雜訊,輸出信號是一個包含了所需信號的失真版本。
檢波器處的閾值信號雜訊比SNRd,其定義是從基帶信號可以恢復出所要資訊的最低閾值,取決於系統的要求和調製類型、所採用的編碼機制和資料速率。在當下的多模式系統中由於動態地採用多種調製方式和頻寬,SNRd是一個自組織參數,通常由信號處理要求決定。需要注意的是SNRd的定義與採用的接收機是獨立的,因為它只定義了在接收機輸出端能夠正確恢復出有用資訊的最小信號雜訊比。
在輸出埠的信號雜訊比SNRo,是只由所需信號(不包含幹擾和硬體產生的雜訊和失真)產生的輸出信號功率與只由幹擾和硬體產生的雜訊和失真產生的輸出信號功率的比。當SNRo?SNRd時,接收機正常工作。SNRd=10是一個“魔幻數位”,在大部分應用中該值粗略相當於接收機輸出信號開始不可用,在沒有特別聲明的情況我們採用該值。
直到現在所涉及的,接收機黑盒子內部是由數級構成,如同第2章所描述的,每一級構成一個具有其獨立的輸入輸出的黑盒子,我們不關心每一個黑盒子的構成。知道中間級的特性,就可以得到總的輸入輸出(唯一的)接收機特性。相對地,基於接收機的要求,我們能夠得到(不唯一)每一內部級的特性。
通過正確的抗幹擾設計,接收機可以在一個或更多的強幹擾下在輸入埠檢測弱信號,同時維持SNRo大於SNRd。可以這樣說,一個高品質的接收機可以在多個比弱信號功率大1000萬倍幹擾下正確檢測弱信號。在當前的蜂窩型(擁擠的)系統中,每一個接收機都受到多個鄰近強信號的持續威脅,系統能力主要受限於載波幹擾功率比(C/I)。
幹擾場景的數量是沒有限制的。為了描述接收機抗幹擾的特性,我們採用一些有代表性的重要場景,每種採用一個特殊的幹擾機制,我們根據每一種場景定義抗幹擾參數。雖場景與給定的幹擾機制可能出現許多細微差異,我們定義的抗幹擾機制對於接收機和系統設計提供了一定的參考範圍。
一個好的接收機設計必須實現近似相同的所有抗幹擾參數。因為在實際情況中人們不能預先知道將出現的場景,一個接收機不適用於一個類型的幹擾時就將失去作用。大部分抗幹擾參數的定義與兩個基本參數有關: 靈敏度(Sens)和同通道抑制(CCR)。
3.1靈敏度
3.1.1靈敏度是什麼


考慮兩個物理位置,也就是點1和點2,相隔物理距離d。假設在位置點1的發射機發射一個可調功率PT的RF信號S(t)到空中,通過一個指定的發射通道(載波頻率為f0,頻寬為B),也就是RF信號佔用頻率範圍為f0±B/2。為了簡化,假定發射機天線和接收機天線都是各向同性的(在所有方向為單位增益)。如果在點2放置一個接收機天線,天線會捕獲從點1發射的RF功率為PT的一部分功率PR。如果一個接收機輸入埠調到指定接收天線通道,同時如果PR足夠大,那麼接收機可以檢測出發射信號S(t)。然而,PR只是PT的一小部分,同時距離d越大,接收信號PR越小。事實上,如果只有一個主波從點1傳輸到點2,一般定義為自由空間條件(FS),PR與PT/d2成正比,當傳輸信號包括地面反射波,一般稱為地面反射條件(GR),PR近似與PT/d4成正比。
假設各向同性傳輸,定義高於地面的發射機和接收機天線高度分別為h1和h2,c為光速,f0為RF頻率,λ=c/f0為RF波長,在FS條件下可以通過Friis傳輸公式估算PR,在雙射線地面反射模型中則可以通過式(3.1)來估算GR。對於各向異性天線,只需要再乘以發射機天線和接收機天線的增益。距離dc=4π(h1h2/λ)被稱為超前距離,是一個在FS和GR條件下都可得到同樣PR值的距離。為了計算方便,如果發射機和接收機的距離小於dc,應該用FS公式計算接收功率,否則應該用GR公式。


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