從(cóng)曆史的(de)角度來(lái)看(kàn)，就(jiù)在不(b$Ωù)久之前，也(yě)就(jiù)是(shì)20世紀初，¶®→φ支持RF信号鏈的(de)RF工(gōng)程學還(hΩ≤'ái)是(shì)一(yī)門(mén)新興的(d≥✔e)學科(kē)。如(rú)今，RF技(jì)術(shù)和€&(hé)射頻(pín)器(qì)件(jiàn)深深根植于我們的(↔&✘de)生(shēng)活，沒有(yǒu)它₽∞們，現(xiàn)代文(wén)明(míng)可(kě)£$‌能(néng)不(bù)會(huì)存在。生(shēng)活中有(yǒu)無δ♦數(shù)非常依賴RF信号鏈的(de)示例，這(zhè)将是(shì←≠)我們討(tǎo)論的(de)焦點。

在我們深入探討(tǎo)之前，我們先來(lái)了€₽(le)解RF的(de)實際含義。乍一(yī)看(kàn)，這(zhè)似乎是 £(shì)一(yī)個(gè)簡單的(de)問(wèn)題。我§✘±們都(dōu)知(zhī)道(dào)，RF表示射頻(pín)，此術(shù​"≈₽)語的(de)通(tōng)用(yòng)定義規定了(le)特定的(de)頻(€¶pín)率範圍：MHz至GHz電(diàn)磁頻(pín)譜。但(dàn)是(shì←≠™₹)，如(rú)果我們仔細查看(kàn)其定義并進行(xíng)比較，就(₩☆jiù)會(huì)發現(xiàn)，它們隻是(shì✘∞↑)對(duì)RF頻(pín)譜的(de)實際邊界的(de)定義不€☆(bù)同。鑒于我們可(kě)能(néng)經¶₩ ±常在與特定頻(pín)率無關的(de)其他(tā)環境中廣泛使用(yòng)該術(shù)語，所±α σ以，此術(shù)語變得(de)更加令人♠∑≤"(rén)費(fèi)解。那(nà)麽，RF是(shì)什(shén)麽？

通(tōng)過關注RF的(de)突出特性，Ω δ♥包括相(xiàng)移、電(diàn)抗、耗散、噪★α聲、輻射、反射和(hé)非線性，可(kě)以确立一(yī)緻的(§¥de)定義基礎，涵蓋多(duō)種含義。¹這(zhè)個(gè)基礎代表了(le)現(xià≈₩>n)代包羅萬象的(de)定義，不(bù)依賴于單©± 個(gè)方面或特定數(shù)值來(lái)∑♣區(qū)分(fēn)RF和(hé)其他(tā)術(shù)語。術(shù)語RF适用(yòng)₹←于許多(duō)具有(yǒu)構成此定義 特性的(d‍γ₽±e)任何電(diàn)路(lù)或組件(>&jiàn)。

我們已設定了(le)本次探討(tǎo)的(de)背景，現(xiàn)在可(k≠πě)以開(kāi)始進入正題，分(fēn)析圖1中的(de)通(tōng)用(y♣&↔→òng)RF信号鏈。其中使用(yòng)分(fēn)布式元件(jiàn)電(diàn)路(lù)δπ∞模型來(lái)體(tǐ)現(xiàn)電(diàn)路(lù)中的(de)相(xiàng→♣β$)位偏移，在較短(duǎn)的(de)RF波長(cháng)下(xià)這(z™‌☆hè)種偏移不(bù)可(kě)忽略，因此該集總電(diàn)路('₹lù)的(de)近(jìn)似表示不(bù)适用(yòng)于這(zhè)些(xiē)↑©類型的(de)系統。RF信号鏈中可(kě)能(néng)包括各種各樣的(de)分(fē↑₽n)立式組件(jiàn)，如(rú)衰減器(qì)、開(kāi)關、放(fàng)大(dà)<®器(qì)、檢測器(qì)、合成器(qì)和(hé)其他(tā)RF模拟器(qì)‍←≥☆件(jiàn)，以及高(gāo)速ADC和(hé)DAC。将所有(yǒu)這(zhè)些('↓©xiē)組件(jiàn)組合起來(lái)用(yòng)♦≥£≤于特定應用(yòng)，其總體(tǐ)标稱性能(néng)将取決于這(zhè)些(xε♠iē)分(fēn)立式組件(jiàn)的(de)組合性能σα↔<(néng)。

圖1. 一(yī)個(gè)通(tōng)用(yònγε↕g)RF信号鏈

因此，為(wèi)了(le)設計(jì)一(yī)個(gè)能(néng)夠滿足目标應用(yòΩ↕₹ng)的(de)特定系統，RF系統工(gōng)程師(shī)必須能(≈‌§néng)夠真正從(cóng)系統級視(₹λ→shì)角考慮，且對(duì)基礎的(de)關鍵概念和(®✔​¶hé)原則有(yǒu)一(yī)緻的(de)理(lǐ)解。這(z×✘hè)些(xiē)知(zhī)識儲備非常重要(yào)，為(wèi)此，我們編寫了(le)這×¥∞★(zhè)篇討(tǎo)論文(wén)章(zhāng)，它≈"♥包含兩個(gè)部分(fēn)。第一(yī)部分(fēn)的(de)目£σ₽×标是(shì)：簡要(yào)介紹用(yòng)于确定RF器(qì)件(jiàn)的(de)特性和λ£‍ (hé)量化(huà)其性能(néng)的(de)主要(yào)特性和(hé)指标。第↑→★±二部分(fēn)的(de)目标是(shì)₽₩π：深入介紹可(kě)用(yòng)于針對(duì)所需應用(yòng)✘§δ開(kāi)發RF信号鏈的(de)各種單個(gè)組β✘γ↑件(jiàn)及其類型。

RF信号鏈—第1部分(fēn)："φβ×特性和(hé)性能(néng)指标

RF術(shù)語簡介

目前有(yǒu)多(duō)種參數(shù)用(yòng)于描述整個↓↓₩(gè)RF系統及其分(fēn)立式模塊的(de)特性。根據應用(yòng)或用(yòng)例±•，其中一(yī)些(xiē)特性可(kě)能(néng)極其重要(∑®<yào)，其他(tā)特性則不(bù)太重要(yào)或無關緊要(yào)。僅通(tōng≥‌)過本文(wén)，肯定無法對(duì)如(rú)此複©↑₹雜(zá)的(de)主題展開(kāi)全面分(fēn)析。但(dàn)•∑是(shì)，我們将嘗試按照(zhào)共同的(de)思路(lù)，也(yě)就(jiù)是∏$"♥(shì)将一(yī)系列複雜(zá)的(de)相(xiàng)關內(nèi)容轉變☆♣為(wèi)平衡、易于理(lǐ)解的(de)RF系統屬φ♠‍∞性和(hé)特性指南(nán)，從(cóng)而簡明(míng)'↔全面地(dì)概述最常見(jiàn)的(dΩ$₽ e)RF性能(néng)。

基本特性

散射矩陣（或S矩陣）是(shì)在描述RF系統行(xíng)為(wèi)時(shí)需要(§≈yào)用(yòng)到(dào)的(de)一(yī₽∑←)個(gè)基本術(shù)語。我們可(kě)以←£δ使用(yòng)S矩陣，将複雜(zá)的(de)RF網絡表示為(wèi)簡單的(de)N端口黑(‍∑hēi)盒。常見(jiàn)的(de)2端口RF網絡（例如(rπ©♣ú)放(fàng)大(dà)器(qì)、濾波器(qì)或衰≤≤減器(qì)）示例如(rú)圖2所示，其中Vn⁺是(shì)n端口入射波電(diàn)壓的(de)複振幅，V_n^– 是(shì)n端口反射波電(diàn)ασγ壓的(de)複振幅。²當其所有(yǒu)端口都(dōu)以匹配負載端接時(shí)，我們可(♣‍↕÷kě)以通(tōng)過散射矩陣來(lái)描述該網絡，♣←其中的(de)元素（或S參數(shù)）σ±ελ根據這(zhè)些(xiē)電(diàn)壓波之間(j₽αφ±iān)的(de)關系來(lái)量化(huà)RF能(néng)量如(r​↑ú)何通(tōng)過系統傳播。現(xiàn)在，我們使用(yòng)S參¥ 數(shù)來(lái)表示典型RF網絡的(de)主要(yào)>★&特性。

圖2. 用(yòng)S矩陣表示的(de)2端口↑→  網絡

在網絡匹配的(de)情況下(xià)，S₂₁相(xiàng)當于端口1到(dào)端∏₽口2的(de)傳輸系數(shù)（S₁₂也(yě)可(kě)以按類似方法定義）。σ↓以對(duì)數(shù)标度表示的(de)→&幅度|S₂₁|代表輸出功率與輸入功率的(de)比值，稱為(β ≠σwèi)增益或标量對(duì)數(shù)增益。此參數(shù)是(shì)放(fàng)大(↔↑∑dà)器(qì)和(hé)其他(tā)RF系統的(÷→₽ de)重要(yào)指标，它也(yě)可(k←&ě)以取負值。負增益表示固有(yǒu)損耗或失配損耗，通(tōng)常用(yòng)其λ₽  倒數(shù)表示，即插入損耗(IL)，這(zhè)是♥≤↔∏(shì)衰減器(qì)和(hé)濾波器(qì)的(de)典型指标。

如(rú)果我們現(xiàn)在考慮同一(y‌ ī)端口的(de)入射波和(hé)反射波，則可(kě)以如(rú)圖2所示來(lái)™•定義S₁₁和(hé)S₂₂。當其他(tā)端口以匹配負載端接時(shí)，這(zhè)些(xiē<↔♠)項相(xiàng)當于相(xiàng)應端口的(de)反射系數(shù÷✔€ )|Γ|。根據公式1，我們可(kě)以将反射系數(shù)的(de)大(dà)小(x →↑≠iǎo)與回波損耗(RL)相(xiàng)關聯：

回波損耗是(shì)指端口的(de)入射功率∏"£¥與源極的(de)反射功率之比。根據我們估算(s$>÷φuàn)這(zhè)個(gè)比值使用(★∑βΩyòng)的(de)端口，我們可(kě)以區(qū)分<♥(fēn)輸入和(hé)輸出回波損耗。回波損耗始終是(shì)非負值，表示網絡的(de)輸入或✔λ輸出阻抗與朝向源極的(de)端口阻抗的(de±≥∏)匹配程度。

需要(yào)注意的(de)是(shì)，IL和(hé)RL與S參數(shù)φ♥的(de)這(zhè)種簡單關系隻有(yǒu)在所有(♦↔≥yǒu)端口都(dōu)匹配的(de)情況下(xià)才有(yǒu)效，這(zhè)是(shì)β♦定義網絡本身(shēn)的(de)S矩陣₽<的(de)前提條件(jiàn)。如(rú)果網絡不(ε₽ bù)匹配，它不(bù)會(huì)改變其固有(yǒu)的(de)S參數(sh♦÷ù)，但(dàn)可(kě)能(néng)會(hu‍λ∑ì)改變其端口的(de)反射系數(shù)以及端口之間(jiān)的(de)傳輸系數(♥¶♥shù)。²

頻(pín)率範圍和(hé)帶寬

我們描述的(de)所有(yǒu)這(zhè)些(xi∑β'γē)基本量将在頻(pín)率範圍內(nèi)不(bφ≠ù)斷變化(huà)，這(zhè)是(shì)所有(yǒu)RF系統的(de) &共同基本特性。它定義了(le)這(zhè)些(xiē)系統所支持的(de)頻(pín)率×₩範圍，并給我們提供了(le)一(yī)個(gè)更關鍵的(de)性能(néng)ε​₽₹度量--帶寬(BW)。

雖然此術(shù)語可(kě)能(néng)僅指信号特性，但​<✔(dàn)其某些(xiē)形式可(kě)用(yòng)于描©✔​述處理(lǐ)這(zhè)些(xiē)信号的(de)RF系統。帶寬一(yī)般會(huì)定義≤∏₽σ受某一(yī)标準限制(zhì)的(de)頻(pín)率範圍®↑÷。但(dàn)是(shì)，它可(kě)能(néng)具有(↓✘β∏yǒu)不(bù)同的(de)含義，因具體(tǐ)的(∑&וde)應用(yòng)環境而異。為(wèi)了(le)使我們的(de)論述更加全面，我們來(lá$★©♣i)簡單定義一(yī)下(xià)不(bù)同的 £(de)含義:

● 3dB帶寬是(shì)信号功率電(diàn)平超過其最大(dà)值一(yī)半的(de)☆π頻(pín)率範圍。

● 瞬時(shí)帶寬(IBW)或實時(shí)帶寬是(shì)指系$δ‌"統在不(bù)需要(yào)重新調諧的(de)情況下(xià)能(néng)夠™¶γ産生(shēng)或獲取的(de)最大(dà)連續帶$​寬。
● 占用(yòng)帶寬(OBW)是(shì)包含總集成信号功率特定百分(fē©★ ₩n)比的(de)頻(pín)率範圍。
● 分(fēn)辨率帶寬(RBW)一(yī)般是(shì>γ↓λ)指兩個(gè)頻(pín)率分(fēn)量(可(kě)繼續分(fēn)解)之間(ji𧩧ān)的(de)最小(xiǎo)間(jiān)隔。例如(rú)，→↓‌在頻(pín)譜分(fēn)析儀系統中，它是(shì)最終濾波器(qì)級的(de)頻(pín)率₽♥®>範圍。

這(zhè)隻是(shì)各種帶寬定義中的(de)幾個(gè)示¥★•例;但(dàn)是(shì)，無論其含義如(rú)何，≈£RF信号鏈的(de)帶寬很(hěn)大(dà)程度上(s'→hàng)取決于其模拟前端，以及高(gāo)速模數(shù)轉換器(qì)或數(shù)模轉£♥ 換器(qì)的(de)采樣速率和(hé)帶寬。

非線性

需要(yào)指出的(de)是(shì)，RF ☆系統的(de)特性不(bù)僅會(huì)随著(zhe)←‍←頻(pín)率變化(huà)，也(yě)會(huì)随著(zhe)信号功™☆∞率電(diàn)平而變化(huà)。我們在本文(wén)×✔開(kāi)頭描述的(de)基本特性通(tōng)常用(yòng)小(xiǎo)信号S參♥∏ε數(shù)表示，沒有(yǒu)考慮非線性效應≥<±。但(dàn)是(shì)，在一(yī)般情況下(xià)，通(tō×επng)過RF網絡的(de)功率電(diàn)平持續升高(gāo)通(tōng)常會(huì)§€₽帶來(lái)更明(míng)顯的(de)非線性效應，最終導緻其性能(nén↓✘★σg)下(xià)降。

我們在談論具有(yǒu)良好(hǎo)線性度的(de)RF系統或組件(jiàn)時(shí)，'←通(tōng)常是(shì)指用(yòng)于描述其非線性性能©₩δ (néng)的(de)關鍵指标滿足目标應用(yòng)要(yào)求。我們®¥γ來(lái)看(kàn)看(kàn)這(zhè)些(xiē)常用λ¶(yòng)來(lái)量化(huà)RF系€> §統非線性行(xíng)為(wèi)的(de)關鍵指标。

我們首先需要(yào)考慮的(de)參©☆數(shù)是(shì)輸出1 dB壓縮點(♣$↑₹OP1dB)，它定義了(le)通(tōng)用(yòng)器(qì)件(jiàn)從(cóng)®≤¥£線性模式轉換為(wèi)非線性模式的(deε← ')拐點，即系統增益降低(dī)1 dB時(shí)的(de)輸出功率水(shuǐ)平。這(z÷©hè)是(shì)功率放(fàng)大(dà)器(qì)的(de)基本特性，用(yò™→®Ωng)于将該器(qì)件(jiàn)的(de)工(gōng)作(z✘Ω$uò)電(diàn)平設置為(wèi)趨向飽和(hé)輸出功率(P_SAT)定義的(de)飽和(hé)電(diàn)平。功率放(fàng)大(dà)器(qì)通(tōπα¥ng)常位于信号鏈的(de)最後一(yī)級，因此這(zhè)些(↕↓δxiē)參數(shù)通(tōng)常定義RF系統的(de)£×輸出功率範圍。

一(yī)旦系統處于非線性模式，就(jiù)會(huì)使信号失真、産£λ×&生(shēng)雜(zá)散頻(pín)率分(fēn)量，或者雜(zá)散。雜(zá)散是(sh <ì)相(xiàng)對(duì)于載波信号（單位：dBc₹≠）的(de)電(diàn)平進行(xíng)測量，可(kě)以分(fēn)為(> ∏wèi)諧波和(hé)交調産物(wù)（參見(jiàn)圖3）。諧波是(shì)處于基波頻(±₹pín)率的(de)整數(shù)倍位置的(de)信号（例如(rú)，®₩©♥H1、H2、H3諧波），而交調産物(wù)是(shì)非線性系統中存在兩個(gè)或更γ₽★多(duō)基波信号時(shí)出現(xià≈≥₹©n)的(de)信号。如(rú)果第一(yī)個(gè)基波信号位于頻(pín)率f1，第二個(g←↔'è)位于f2，則二階交調産物(wù)出現(xiàn)在兩個( &​‌gè)信号的(de)和(hé)頻(pín)∑≤®∏和(hé)差頻(pín)位置，即f₁ + f₂和(hé)f₂ – f₁，以及f₁ + f₁和(hé)f₂ + f₂（後者也(yě)稱為(wèi)H2諧波）。二階交調産物(wù)與基波↔σα÷信号相(xiàng)結合，會(huì)産生(shēng)三階交調産物 ©(wù)，其中兩個(gè)（2f₁ – f₂和(hé)2f₂ – f1）特别重要(yào)，由于它們接近(jìn)原始信号，因此難以濾除↔←>。包含雜(zá)散頻(pín)率分(fēn)量的(de)非線性RF系統© 的(de)輸出頻(pín)譜表示了(le)交調失真(IMD)，這(zhè)是(shì)描述系統非線↕≈π性度的(de)一(yī)個(gè)重要(yào)術(shùε )語。²

圖3. 諧波和(hé)交調産物(wù)

與二階交調失真(IMD2)和(hé)三階交調失真(IM£× ₩D3)相(xiàng)關的(de)雜(zá)散分(fēn)量會(huì)對(duì)☆₩∏目标信号造成幹擾。用(yòng)于量化(huà)幹擾嚴重程度的(de)重要(yào)指标±£為(wèi)交調點(IP)。我們可(kě)以區(qū)分(π♥σ∑fēn)二階(IP2)和(hé)三階(IP3)交調點。如(rú)圖4所示，它♠π↑₩們定義輸入（IIP2、IIP3）和(hé)輸出（OIP2、OIP3）信号功率電(diàα©↔n)平的(de)假設點，在這(zhè)些(xiē)點↕÷‌上(shàng)，相(xiàng)應的(de)雜©£≥​(zá)散分(fēn)量的(de)功率将達到(dào)與基波分(fēn)量Ω×₹♠相(xiàng)同的(de)電(diàn)平。雖然交調點是(shì)一(yī)個(gè)純數(s₹$σ‍hù)學概念，但(dàn)它是(shì)衡量RF系統對(duì)非線性度耐受性的±↓(de)重要(yào)指标。

圖4. 非線性特性的(de)定義

噪聲

現(xiàn)在我們來(lái)看(kàn)看$★(kàn)每個(gè)RF系統固有(yǒu)的(de)另一(yī)個(gè)δ✘<重要(yào)特性--噪聲。噪聲是(shì)指電(diàn)信号的(de)波動，包含許✘÷<¥多(duō)不(bù)同方面。根據其頻(pín)♠ &φ譜及其影(yǐng)響信号的(de)方式以及産生(shēng)噪聲的α¥₩ (de)機(jī)制(zhì)，噪聲可(Ω≠kě)以分(fēn)為(wèi)許多(duō)不(bù)₹₽同的(de)類型和(hé)形式。但(dàn> )是(shì)，盡管存在許多(duō)不(bù)同的(de)噪聲源，我們也(yě)無需為(wè"☆'i)了(le)描述它們對(duì)系統性能(néng)的(de)¥​$最終影(yǐng)響而深入研究其物(wùβ£♦)理(lǐ)特性。我們可(kě)以基于簡化(h₹→∞uà)的(de)系統噪聲模型進行(xíng)研究，該γ∏模型使用(yòng)單個(gè)理(lǐ)論噪聲發↔λ生(shēng)器(qì)，通(tōng)過$✔♠噪聲系數(shù)(NF)這(zhè)個(gè)重要(yào)指标來(lái)描述₹λ。它可(kě)以量化(huà)系統所引起的(de)信噪比(SNR)的(d‍☆>♦e)下(xià)降幅度，定義為(wèi)輸出信噪比與輸入信噪比的(de)對(du₽εì)數(shù)比。以線性标度表示的(de)噪聲系數(shù)稱為(wèi)噪聲因子(zǐ)。這​δ(zhè)是(shì)RF系統的(de)主要(yào)特性，可(kě)以控制(≠<↓zhì)其整體(tǐ)性能(néng)。

對(duì)于簡單的(de)線性無源器(qì)件(jiàn)，噪聲εδ↑‍系數(shù)等于由|S₂₁|定義的(de)插入損耗。在多(duō)個(gè&'→)有(yǒu)源和(hé)無源組件(jiàn)構成的(de)→¥更複雜(zá)的(de)RF系統中，噪聲由各自(zì)的(de)噪聲因子(zǐ‍")F_i和(hé)功率增益Gi來(lái)描述，根據Friis公式(假設每級的(de)阻抗都(dōu)匹配)，噪✔↔ ÷聲的(de)影(yǐng)響在信号鏈中逐級降低(dī)：

由此可(kě)以得(de)出結論，RF信号鏈的(de)前兩級是(shì)系統$π♦總體(tǐ)噪聲系數(shù)的(de)主要(yào)來(lái)源。δ¥這(zhè)正是(shì)在接收器(qì)信号鏈的(de)前端配置噪聲系數(sh✘δù)最低(dī)的(de)組件(jiàn)(例如(rú)低(dī)噪聲放(fàng)大(d☆↑<à)器(qì))的(de)原因。
如(rú)果我們現(xiàn)在考慮生(shēng)成信号的(de)專用(yòng)器(£φ•♥qì)件(jiàn)或系統，說(shuō)到(dào)♠÷其噪聲性能(néng)特征，一(yī)般是(shì)指受噪聲源影(yǐng)響的(de★"¥)信号特性。這(zhè)些(xiē)特性就(jiù)是(shì)相<‌(xiàng)位抖動和(hé)相(xiàng)位噪聲，用(yòng)于表示時¥₩♠£(shí)域（抖動）和(hé)頻(pín)域（相ε✔ ★(xiàng)位噪聲）中的(de)信号穩定性。具體(♠→πtǐ)選擇哪個(gè)，一(yī)般取決于應用(yòng§φγ)，例如(rú)，在RF通(tōng)信應用(yòng)中，一(yī)‌∑¥般使用(yòng)相(xiàng)位噪聲，而在數(sh₽₽€✘ù)字系統中，則通(tōng)常使用(yòng)抖動。相(x÷≈×iàng)位抖動是(shì)指信号相(xiàng)位內(nèi)<®÷的(de)小(xiǎo)波動，相(xiàng)位∑≥α♣噪聲則是(shì)其頻(pín)譜表示，定義為(wèi)相(xià•≈✔ng)對(duì)于載波頻(pín)率不(bù)同頻(pín)偏處€&®£，1Hz帶寬內(nèi)的(de)噪聲功<£÷✘率，認為(wèi)在此帶寬內(nèi)功 ≠™£率均衡（參見(jiàn)圖5）。

圖5. 相(xiàng)位噪聲特性示例

多(duō)種衍生(shēng)品

到(dào)目前為(wèi)止，我們考慮了(le)多(duō)種重要(yào)系£↓數(shù)，并基于這(zhè)些(xiē)系數(shù)衍生(shēng)出很(h↓‍ěn)多(duō)參數(shù)，可(kě)用(yòng)于量化 φ&✔(huà)各種應用(yòng)領域中RF信号鏈的(de)性能(néng≠¥)。例如(rú)，在噪聲和(hé)雜(zá)®'®散的(de)基礎上(shàng)衍生(shēng)出動态範圍(DR)這(zhè)∞↓÷÷個(gè)術(shù)語，用(yòng)于描述系統實現(x¥€iàn)所需特性的(de)工(gōng)作(zuò)範圍。如(rú)圖4所示，如(r→♥£₹ú)果該範圍的(de)下(xià)限由噪聲決定，上(shà↑↑÷ng)限由壓縮點決定，我們稱之為(wèi)線性動态範♦<圍(LDR)；如(rú)果其上(shàng)限由最大(dà)功率電(diàn)平（↑&ε該電(diàn)平使交調失真變得(de)不(bù)可(kě)接受）決定，我們稱之↑¶為(wèi)無雜(zá)散動态範圍(SFDR)。需要(yào)注意的(de)是(•₹•πshì)，LDR和(hé)SFDR的(de)★≈​™實際定義可(kě)能(néng)因具體(tǐ)的(de)應用(yòng)而異。²

系統能(néng)夠處理(lǐ)生(shēnγ™≠×g)成具有(yǒu)指定SNR輸出信号的(de)最低(dī)信号電(diàn)δ∑↑平定義了(le)接收器(qì)系統的(de)另一(yī)個(gè)重要(yào)特性↕¶，即靈敏度。它主要(yào)由系統噪聲系數(shù)和(hé)信号帶寬決定δ©×。接收器(qì)本身(shēn)的(de)噪聲會(huì ♣•)對(duì)靈敏度和(hé)其他(tā)系統技(jì)術(shù)規格造成限制(zhìδ$∞)。例如(rú)，數(shù)據通(tōng)信系統中的(de)相(xiàng)位噪σ•≈>聲或抖動會(huì)導緻眼圖中的(de)≥ ≥星座點偏離(lí)其理(lǐ)想位置，使得(de)系→δ統的(de)誤差向量幅度(EVM)降低(dī)，誤碼率(BER)₩∞€Ω随之增高(gāo)。

第1部分(fēn)結論

我們可(kě)以使用(yòng)多(duō)種特性和(hé)性能←ελ♠(néng)指标來(lái)表征RF信号鏈。它們涉及不(bù)同的(de)系統✔§ σ方面，其重要(yào)性和(hé)相(xiàng)關性可(kě)能(néng)因應用♠•™∞(yòng)而有(yǒu)所不(bù)同。雖★☆然我們無法在一(yī)篇文(wén)章(zh∏ δāng)中全面闡述所有(yǒu)這(zhè)些 ♦(xiē)因素，但(dàn)如(rú)果RF工(gōng)程師(shī)能(nénΩ₩g)深入理(lǐ)解本文(wén)所探討(tǎo)的(de​ →✘)這(zhè)些(xiē)基本特性，就(jiù)可(kě'✔λ)以将它們輕松轉化(huà)為(wèi)δ ±雷達、通(tōng)信、測量或其他(tā)RF系統等目标應用(yòng)中的(de)關‌™≤π鍵要(yào)求和(hé)技(jì)術(shù)∏•規格。

參考文(wén)獻

¹M. S. Gupta。“RF是(s∏✘≥hì)什(shén)麽？”IEEE微(wēi)波雜(zá)志(z✔‌hì)，第2卷第4期，2001年(nián)12月(yuè)。

²David M. Pozar。微(wēi)波工(gōng)程，第4版，Wil♦∑ey，2011年(nián)。

RF信号鏈—第2部分(fēn)：基本構建₹♠模塊

分(fēn)立式和(hé)集成式組件(jiàn)是☆β✔≠(shì)構成各個(gè)應用(yòng)領域的(de)RF信号鏈的(de)基礎功能↓±(néng)性構建模塊。在文(wén)章(zhāng)的(d♥♠£e)第一(yī)部分(fēn)，我們討(tǎo)論了♥™(le)用(yòng)于表征系統的(de)主要(yào)特性和(hé)性能(néng)指标。然而≠‌♥，為(wèi)了(le)達到(dào)期望的(de)性能(néng)，σ∏RF系統工(gōng)程師(shī)還(hái)必須對(duì)♠§π各類RF器(qì)件(jiàn)有(yǒu)充分(fēn)的(de)了(le)解，RF器(qì∑↓¶↓)件(jiàn)的(de)選擇将決定最終應用(yπ↓<òng)中完整RF信号鏈的(de)整體(tǐ)性能(néng)。

第2部分(fēn)将概述典型RF信号鏈中使> 用(yòng)的(de)不(bù)同器(qì)件(jiàn)的(de)主要‍ (yào)類型，我們的(de)討(tǎo)論将限于最常見(jiàn)的(de)RF集成電(diànγ↓)路(lù)(IC)，并依賴于與系統級信号鏈定義相(xiàng)關的(de)分(fēn)類标準。→↔該評估包括RF放(fàng)大(dà)器(qì)、​≈ 頻(pín)率産生(shēng)IC、倍頻(pín)器(qì)和(hé)分(fēn&π)頻(pín)器(qì)、混頻(pín)器(qì)、濾波器(qì)和(h$♦₽δé)開(kāi)關，以及衰減器(qì)和(hé)檢波器(qì)。

RF放(fàng)大(dà)器(qì)

放(fàng)大(dà)器(qì)的(♣ε£de)主要(yào)功能(néng)是(shì)提高(gāo)輸入信号的(de)功率水(s↓✘huǐ)平以在輸出端産生(shēng)更大(dà)的(de)信号。任何RF放(fàng) ★α♠大(dà)器(qì)的(de)主要(yॶ₹o)特性就(jiù)是(shì)其增益，它描述了(le)輸出功率與輸入£ >₩功率之比。然而，最優放(fàng)大(dà♣​)器(qì)設計(jì)總是(shì)其增益、噪聲、帶寬、效率、線性度和(★₩♣hé)其他(tā)性能(néng)參數(shù)的(de)權衡結果。将這(zhè)些(x✘ππiē)特性作(zuò)為(wèi)主要(yào)分(fēn)類标準，我們可(kě)以區(qū)分($☆£σfēn)各種類型的(de)放(fàng)大(dà)器(qì)，從(cóng)而為(wèi)具體♦‍≤'(tǐ)應用(yòng)場(chǎng)景提供優化(huà)的(de)性能γ​"(néng)。

低(dī)噪聲放(fàng)大(dà)器(qì)(LNA)經過優化(huà)，旨π™↕↑在提高(gāo)低(dī)功率信号的(de)電(dià‍≈n)平而不(bù)引入顯著的(de)噪聲，良好(hǎo)LNA在亞GHz範圍內(nè₹∏i)的(de)噪聲系數(shù)(NF)可(kě)以小(xiǎo)于1 ₩↔±dB，在較高(gāo)頻(pín)率下(xià)為(wèi)幾個( ≈ ¶gè)dB。信号鏈的(de)整體(tǐ)噪聲系數(shù)由前幾級主導因此LNA≈Ω÷↔常常用(yòng)在接收器(qì)的(de)前端以使其靈敏度最大(dà)化(huà★¶φ♦)。相(xiàng)反，功率放(fàng)大(dà)器(qì)(PA)通(tōng)常用(↕↕yòng)于發射信号鏈的(de)輸出級。其針對₩®Ω(duì)功率處理(lǐ)進行(xíng)了(le)優化(huà)，以高(gāo)效率提供高(≥ ""gāo)輸出功率，同時(shí)保持低(dī)發熱(rè)量。

高(gāo)IP3或高(gāo)線性度放(fàng)大(dà)器(qì)具≤÷→♥有(yǒu)與PA相(xiàng)似的(γ₩σφde)特性，提供高(gāo)動态範圍性能(÷₽αnéng)。然而，這(zhè)種類型的(de)放(fàng)≈δε大(dà)器(qì)針對(duì)線性度進行(xíng)了(le)優化(huà)，®'$ε在使用(yòng)高(gāo)峰均功率比的(de)信号的(de)應用(yòng)中優于P→₽←✔A。例如(rú)，在依賴矢量調制(zhì)信号的↓₹(de)通(tōng)信系統中，高(gāo)線性度放(fàng¶λ♠γ)大(dà)器(qì)可(kě)以使失真最小(xiǎo)化(huà)，這(zhè)'÷×對(duì)于實現(xiàn)低(dī)誤碼率至關重要(yào)。

可(kě)變增益放(fàng)大(dà)器(qì)(VGA)也(yě)是(shì)針對(≈∞'φduì)高(gāo)動态範圍應用(yòng)，但(£≥↓ dàn)能(néng)支持寬範圍的(de)信ε₽ ¶号電(diàn)平。VGA通(tōng)過增益調節來(ε€♥lái)控制(zhì)發射信号幅度或調整接收信号幅度，從(cóng)而适應信号變♣σ♦化(huà)。如(rú)果數(shù)據總線可(kě)提供控制(zhì)參數(shù)，并且逐步增&φ$益調整對(duì)于應用(yòng)不(bù)那(nà)麽γ★重要(yào)，那(nà)麽應選擇數(sh‌φσ&ù)字控制(zhì)VGA。當沒有(yǒu)數(shù)字控制(zhì)數(shù)據可(☆βkě)用(yòng)或應用(yòng)不(bù)‌€★ 能(néng)容忍階躍幹擾時(shí)，≤★φ 模拟控制(zhì)VGA是(shì)首選解決方 Ω案。VGA常常用(yòng)于自(zì)動增益控制(zhì)(AGC)，或用(yòng)π☆ε于補償其他(tā)元器(qì)件(jiàn)的(de)溫度或特性變化(huà)所≤•導緻的(de)增益漂移。

如(rú)果LNA、PA、VGA和(hé)其他(tā)類型的(de)RF放(fàng)大(dà♠$§)器(qì)設計(jì)為(wèi)在寬頻(pín)率範圍（高(g ↔<āo)達數(shù)個(gè)倍頻(pín)程）內(nèi)工(gōng)作(©→zuò)，那(nà)麽這(zhè)些(xiē)放(fàng←φ')大(dà)器(qì)也(yě)可(kě)以歸類為(wèi)寬帶放(fàng)大(dà)器‍↑♥ (qì)。此類放(fàng)大(dà)器(qì)提供寬帶放&♣≠(fàng)大(dà)和(hé)中等增益，常常用(yòng)于寬帶應用(yòng)中主信号路(§∞‍₩lù)徑的(de)前端級。寬帶放(fàng)大(dà)器(qì)常常依賴于分(fēn)ε₹布式放(fàng)大(dà)器(qì)電(diàn)路(lù)設計(jì)，并提供大(¥¶ ←dà)增益帶寬積，但(dàn)通(tōng)常要(yào)付出效率← 和(hé)噪聲方面的(de)代價。

有(yǒu)些(xiē)RF放(fàng)大(dà¥↕↔)器(qì)也(yě)屬于一(yī)般類别的(de)驅動放(fàng)大(dà)器(qì)(或者就™φ<₽(jiù)是(shì)驅動器(qì))。驅動器(qì)是®✔(shì)用(yòng)于控制(zhì)信¥☆ε号鏈中的(de)另一(yī)器(qì)件(jiàn)(如(rú)↕>第二放(fàng)大(dà)器(qì)、混頻(pín)器(qì)、轉換器(qì)或其他≠λ∏✔(tā)元件(jiàn))的(de)放(fàng)大δ₽β(dà)器(qì)。驅動放(fàng)大(dà)器(qì)的Ω→₽σ(de)主要(yào)功能(néng)是(s¥₹←¶hì)調節某些(xiē)工(gōng)作(∞✘zuò)參數(shù)，以确保相(xiàng)連器(qì)件(jiàn)擁有(yǒu)最佳±↔™δ工(gōng)作(zuò)條件(jiàn)。驅動放(fàγ≠ ≥ng)大(dà)器(qì)不(bù)一(yī)定要(yào)設計(jì)為(wèi)驅動特定器(&≥ε₩qì)件(jiàn)，但(dàn)如(rú)果其用(yòng)途是(s↕γhì)完成某種驅動功能(néng)，則任何RF放(fàng)大(dà)€§€↔器(qì)都(dōu)可(kě)以被視(shì)為×÷>♥(wèi)驅動器(qì)。類似地(dì)，我們還(hái)有(€γ∏←yǒu)一(yī)般類别的(de)緩沖放(fàng)大(dà)器(qì✔☆→≥)(或者就(jiù)是(shì)緩沖器(qì))，其用(yòng)于防止信号源受負載影(yǐng£'₩)響。例如(rú)，緩沖放(fàng)大(dà)器(qì)常用(yòng)于将‌ ®•本振與負載隔離(lí)，以使負載阻抗變化(huà)對(duì)振蕩♦₽↑器(qì)性能(néng)的(de)不(bù)利影(yǐng)響最小(xiǎo)化(>γ≈♦huà)。

考慮經典的(de)超外(wài)差架構，在寬泛的(de)>σRF放(fàng)大(dà)器(qì)中，我們還(hái)可(kě)以區(qū)分(fēn)出γΩ∑¥本振(LO)放(fàng)大(dà)器(qì)和(hé)中頻(pín)(IF)放(fàλ‌ng)大(dà)器(qì)。這(zhè)些(π↔δxiē)放(fàng)大(dà)器(qì)的(de)主要(yào)區(qū)别是(s≥Ωhì)其在信号鏈中的(de)功能(néng)目的(de)。LO ✔ 放(fàng)大(dà)器(qì)用(yòng)于LO路(lù)徑，以确保混頻(pín)器(✘<♥™qì)(通(tōng)常被稱為(wèi)L¥σ✘∞O驅動器(qì)或LO緩沖器(qì))具有(yǒu)所需的(de)←®LO驅動電(diàn)平，而IF放(fàng)大(dà)器(qì)則設計→€↓←(jì)為(wèi)較低(dī)頻(pín)率工(gōδ ng)作(zuò)，因而是(shì)信号鏈中頻¥↑ β(pín)級的(de)首選解決方案。

增益模塊是(shì)另一(yī)種一(yī)般類型的(de)放(fàn↕÷ε g)大(dà)器(qì)，可(kě)用(yòng)于RF、IF或LO信号路(l <ù)徑，能(néng)夠提供良好(hǎo)的(de)增益平坦度和(hé)回波損耗。其設計(jì)常 ‌>☆常包含內(nèi)部匹配和(hé)偏置電(diàn)路(lù)，因而隻需極少(shǎε∑∞∞o)的(de)外(wài)部元件(jiàn)便可(kě)π‍β集成到(dào)信号鏈中，集成工(gōn≤βg)作(zuò)得(de)以簡化(huà)。增益模塊放(fàng)大(dà↕☆)器(qì)可(kě)以滿足一(yī)般用(yòng)途↓ε→♥和(hé)特殊用(yòng)途需要(yào)∏​‌，覆蓋各種頻(pín)率、帶寬、增益和(hé)輸出功率水(shuǐ)平。'φ←λ

RF放(fàng)大(dà)器(qì)的(de)多(duō)樣性當$♦然不(bù)限于本文(wén)中討(tǎo)論的(de)那(nà)些(xiē)。↓≠基于放(fàng)大(dà)器(qì)特性，我們還(hái)有(yǒ♠α‌u)許多(duō)其他(tā)類型的(de)RF放(fàng)≈₹ε大(dà)器(qì)，其提供不(bù)同'§的(de)性能(néng)特征組合，這(zhè)裡(lǐ)僅舉幾個(gè)™β£例子(zǐ)：限幅放(fàng)大(dà)器(qì)在寬輸入功率範圍內ε☆÷☆(nèi)提供穩定的(de)壓縮輸出功率，低(dī)相(xiàng)位噪聲放(fàng)大(dà&₹)器(qì)針對(duì)高(gāo)信号完整性應用(yòng)進行(xíng)了(le)優化Ω♦‌(huà)，對(duì)數(shù)放(fàng¶β)大(dà)器(qì)本質上(shàng)就(jiù)是↕"∑$(shì)實現(xiàn)RF檢波功能(néng)的(de)RF-DC轉換器(qì)（參α$∞見(jiàn)“RF檢波器(qì)”部分(fēn)）。表1總結了(♣↕§δle)我們所討(tǎo)論的(de)主要(yào)放(fàng)大(dà)器(qì÷ε£​)類型。

表1. RF放(fàng)大(dà)器(qì)¶¶©的(de)一(yī)些(xiē)主要(yào)類型總結

RF放(fàng)大(dà)器(qì)‌₽還(hái)可(kě)以基于其他(tā)标準進行(xíng)分(φ↔ fēn)類，例如(rú)特性、工(gōng)作(zuò)模式（放(fàng)± π大(dà)器(qì)類别）、裝配或工(gōng)藝技(jì)術(s"↓¶hù)，其完整分(fēn)類超出了(le)本文(wén)的(de)範圍。但(dàn)是(s±∏↕hì)，本節從(cóng)RF信号鏈架構定義出發，討(tǎo)論了(le)行(xíng)業(yè→'♠™)中采用(yòng)的(de)一(yī)些(xi₩☆$ē)最常見(jiàn)類型的(de)RF放(fàng)大×≥ (dà)器(qì)。

頻(pín)率産生(shēng)IC

頻(pín)率産生(shēng)器(qì)件(jiàn)可(kě)σ¥以服務于RF信号鏈中的(de)各種不(bù)同功§←₩能(néng)，包括頻(pín)率轉換、波形合成、信号調制(zhì)和  (hé)時(shí)鐘(zhōng)信号産生(shēng)。根據IC的(d←÷≤✔e)目标使用(yòng)場(chǎng)景，有(yǒu)一(yī)些(xiē)性能('×&<néng)指标決定了(le)其選擇，包括輸出頻(pín)率•♣←範圍、頻(pín)譜純度、穩定性和(hé)調諧∞×♠÷速度。針對(duì)不(bù)同使用(yòng)場(chǎng)景，有(yǒu)廣泛的(deλ§♠)頻(pín)率産生(shēng)器(qì)件(jiàn)可↓↓¶↔(kě)供選擇，其中包括電(diàn)壓控制(zhì)振蕩器(qì)(VCO)、鎖相♥♦&(xiàng)環(PLL)、集成頻(pín)率合成器(qì)¥₽↔、轉換環路(lù)和(hé)直接數(shù)字頻(pín)率合成(DDS)IC。

電(diàn)壓控制(zhì)振蕩器(qì)(VCO)産♦♥↑π生(shēng)輸出信号，其頻(pín)率由外(wài)部輸入↕π電(diàn)壓控制(zhì)。VCO的(de)內(nèi)核可(kě)以是(β✔shì)基于不(bù)同類型的(de)諧振器(qì)。使用(yòng)高(gāo)σ₩¥λ質量諧振器(qì)的(de)單核VCO可(kě)在有(yǒu→γ←♦)限頻(pín)率範圍內(nèi)提供低(dī)相(xiàng)位噪聲性能(→&néng)，而較低(dī)質量的(de)振蕩π"‍器(qì)以寬帶操作(zuò)為(wèi)目标，噪聲特性很(hěn)一(yī)般。使用(yòng♥α)多(duō)個(gè)切換式高(gāo)質量諧振器(qì)電(diàn)路(lù)的(de)←≠多(duō)頻(pín)段VCO是(shì)一(yī)種替代解決方案，既支持寬帶操作(zuò£ )，又(yòu)能(néng)提供低(dī)相←β(xiàng)位噪聲性能(néng)，但(dàn)其代價是(shì)調諧速度較慢(màn)，因為✔÷(wèi)切換不(bù)同的(de)核需要(yào)時(shí)間 £(jiān)。VCO通(tōng)常與鎖相(xiàng)環配合使用(yòng)​±。

鎖相(xiàng)環(PLL)或PLL頻(pín)率合成器(qì)可(kě)确保±↓許多(duō)頻(pín)率合成和(hé)時(shí)鐘(zhōng)恢複∏Ωα±應用(yòng)所需的(de)VCO輸出頻(pín)率穩定。如(rú)₩δ↑ 圖2a所示，PLL包含鑒相(xiàng)器(qì)，其将VCO頻(pín)率的(dσ&‍e)N分(fēn)頻(pín)與參考頻(pín)☆←φ率進行(xíng)比較，并使用(yòng)該差值輸出信号調節施加于VCO調諧線路(l←>γ&ù)的(de)DC控制(zhì)電(diàn)壓¶♥♠←。這(zhè)使得(de)任何頻(pín)率漂移都(dōu)能(nén&✔​g)得(de)到(dào)即時(shí)校(xiào)正，因而振蕩器(qì)能α>×(néng)夠保持穩定操作(zuò)。典型的(de)PLLIC包含誤差檢測器☆↕(qì)--帶電(diàn)荷泵的(de)鑒頻(pín)鑒相(xi₹∑↔àng)器(qì)(PFD)--和(hé)反饋分(fēn)頻(pín)γ<器(qì)(參見(jiàn)圖2a中的(de)虛線區(qū)域)，另外(wài)↓↕還(hái)需要(yào)外(wài)部環路(lù)濾波器(qì)、參∏←↓考頻(pín)率和(hé)VCO以構成一(yī)個(gè♥$)完整的(de)反饋系統，從(cóng)而産生(shēng)穩定的(de)頻(pín)率。使用(y✘π∑òng)集成VCO的(de)頻(pín)率合成器(qì)IC可(kě)以大(dà)大(dà)簡‌‌×™化(huà)該系統的(de)實現(xiànδ±∏)¹

集成VCO的(de)頻(pín)率合成器(qì)将PLL和(hé)VC≠€→←O組合在單個(gè)封裝中，隻需要(yào)外(wài)部參考和(hé)環路(lù)濾波器(qì®÷φ♠)就(jiù)能(néng)實現(xiàn)所需的(de)功能(néng)。集成式PLL頻β™₽♥(pín)率合成器(qì)是(shì)一(yī)種多(duō)功能(néng)解♠¶♠γ決方案，具有(yǒu)廣泛的(de)數(shù)字控制(zhì≥↑☆φ)設置，支持産生(shēng)精确頻(pín)率¥✔。它常常包含集成功率分(fēn)路(lù)器(qì)、倍頻(pín)器(qφ↔ì)、分(fēn)頻(pín)器(qì)和(hé)跟蹤濾波器(qì)，頻(pín)率覆φα蓋範圍超越了(le)VCO的(de)基頻(pín)範圍，達到(dào)數(shù)個(×£gè)倍頻(pín)程。所有(yǒu)這(zhè)些(xiē)元件(jiàn€×€)的(de)內(nèi)在參數(shù)決定了(le)輸出頻(pí±≠₹φn)率範圍、相(xiàng)位噪聲、抖動、鎖定時(shí)間(jiān)和(hé)其σ'€☆他(tā)表示頻(pín)率合成電(diàn)路(lù)σ∏總體(tǐ)性能(néng)的(de)特性。

轉換環路(lù)是(shì)基于PLL概念的(d‌δ•e)另一(yī)類頻(pín)率合成器(qì)，但(dàn)采用 £(yòng)不(bù)同的(de)方法實現(xiàn)。如(rú)圖2b所示&•，其反饋環路(lù)中使用(yòng)的(de)是÷≤(shì)集成下(xià)變頻(pín)混頻(pín)級，而不(bù)是(shì☆₹)N分(fēn)頻(pín)器(qì)，環路(lù)©α增益設置為(wèi)1，帶內(nèi)相(xiàng)位噪聲極小(xiǎo)。轉換環路(lù)IC≤λ（參見(jiàn)圖2b中的(de)虛線區(qū)域）專為(wèi)對→ε(duì)抖動高(gāo)度敏感的(de)應用(yòng)而設計(jì)，并與λ¶外(wài)部PFD和(hé)LO組合使用(yòng)，以緊湊的(de)尺≠₩寸實現(xiàn)完整的(de)頻(pín)率合成解決 ×方案，提供儀表級性能(néng)。

直接數(shù)字頻(pín)率合成(DDS) IC是(shì)集成PLL<×ε→頻(pín)率合成器(qì)的(de)替代方案，采用(yòng)不(bù)同的(∏♥  de)原理(lǐ)實現(xiàn)。基本D ≤DS架構的(de)原理(lǐ)圖如(rú)圖2c所示。它是(shì←↓ ≥)一(yī)種數(shù)字控制(zhì$☆±)系統，包括表示時(shí)鐘(zhōng)信号的(de)高(gāo)精度參考® ©頻(pín)率、創建目标波形數(shù)字版本的(de)數(shù)字控制(¥€≈€zhì)振蕩器(qì)(NCO)以及提供最終模拟輸出的(de)數(shù)模轉換器(♠®"qì)(DAC)。DDS IC提供快(kuài)速♣≥'跳(tiào)頻(pín)、精細的(de)頻(pín)率σ¶→π和(hé)相(xiàng)位分(fēn)辨率以及低(dī)輸出失真，因此特别适合于Ω≈出色噪聲性能(néng)和(hé)高(gāo)頻 <¶≠(pín)率捷變性至關重要(yào)的(de)應用(yòng)²。

圖2.(a) 鎖相(xiàng)環、(b) 轉換環路(l✔&®®ù)、(c) 直接數(shù)字頻(pín)率合成器™≠Ω♣(qì)的(de)簡化(huà)框圖

頻(pín)率産生(shēng)器(qì)件(jiàn)廣泛用₹→‌(yòng)于對(duì)性能(néngφ>​)有(yǒu)不(bù)同要(yào)求的(de)應用(yòng)。 ☆例如(rú)，通(tōng)信系統需要(yào)低(♠∑₽×dī)帶內(nèi)噪聲以維持低(dī)誤差矢量幅度(EVM) ₩，頻(pín)譜分(fēn)析儀依賴于具有(yǒu)快(kuài)速鎖定時(shí)間(ji"₽'∏ān)的(de)本振來(lái)實現(xiàn)快(kuài)速頻(pín)≥λ率掃描，高(gāo)速轉換器(qì)需要(yào)低(dī)抖動↑≥•δ時(shí)鐘(zhōng)以确保高(gāo)SNR性能(néng)。

倍頻(pín)器(qì)

當基頻(pín)振蕩器(qì)不(bù)能(néng₩&☆)覆蓋所需頻(pín)率範圍時(shí)，使用(yσ•òng)倍頻(pín)器(qì)可(kě)以産生(shēng)更高(gāo)的(de)頻(pí≈♣¶n)率。這(zhè)些(xiē)器(qì)件(jγ∏♣"iàn)利用(yòng)其元件(jiàn)的(de)非線性特性來(lái)産生(sh↓÷÷ēng)輸出信号，其頻(pín)率是(shì)輸入信号的(de£​₽)諧波。根據目标輸出諧波的(de)階數(shù)，我們可(kěσ↔♦)以區(qū)分(fēn)出二倍頻(pín)器(qì)、三倍頻(pín)器(Ωλ✔₽qì)和(hé)四倍頻(pín)器(qì)，以及更高(↕∑<gāo)階的(de)倍頻(pín)器(qì)。

用(yòng)于實現(xiàn)頻(pín)率倍增的↓λ←λ(de)非線性元件(jiàn)有(yǒu)不(bù)同類型，因而我們可(kλ♣♠∞ě)以區(qū)分(fēn)出依賴于二極管電(diàn)路(lù)的(↑∞ε≤de)無源倍頻(pín)器(qì)和(hé)使用(yòng)晶體(tǐ)管的(de)有‍•≥&(yǒu)源倍頻(pín)器(qì)。有(yǒu)源倍頻(pín)器(qì)需要(yào)外'↑≈"(wài)部直流偏置，但(dàn)相(xiàng)對(duì)于無源器(qì)件(jiàn)，它±∞ ↕有(yǒu)若幹明(míng)顯優勢，包括轉換增益、較低(dī)的(de)輸λ✔ 入驅動電(diàn)平和(hé)更好(hǎo)的(de)基波與雜(zá)散頻(p↓>ín)率抑制(zhì)。

倍頻(pín)器(qì)IC常常與VCO一(yī)起廣εα泛用(yòng)于PLL頻(pín)率合成器(qì)設計(jì)中或作(zuλ¥ò)為(wèi)本振信号路(lù)徑的(de)一(yī)部分(fēn)，¶↓提供簡單且廉價的(de)頻(pín)率倍增解決方案。然而，所有(yǒu)類型的(de)倍頻(pα♠÷βín)器(qì)都(dōu)存在一(yī)個(gè)相(xiàng)同的(de)缺點:相(xiàn®♥g)位噪聲性能(néng)會(huì)随著(zhe)倍頻(pín)系♠¶β✘數(shù)N而惡化(huà)至少(shǎo)20l0g(N) d♥✔♣B。例如(rú)，二倍頻(pín)器(qì)會(huì)使相(xiàng)★Ωλ位噪聲水(shuǐ)平增加至少(shǎo)6 dB，這(zhè)在®©♦™高(gāo)速轉換器(qì)時(shí)鐘(zhōng)和(hé)其他α♦•‌(tā)對(duì)相(xiàng)位噪聲與抖動敏感↔< 的(de)應用(yòng)中可(kě)能(néng)很(hσε÷×ěn)嚴重³

分(fēn)頻(pín)器(qì)和(hé)預分(fēn)頻(pín)器(qì)

分(fēn)頻(pín)器(qì)将較高(gα€āo)輸入頻(pín)率變為(wèi)較低(dī)輸出頻'↔‍ (pín)率。如(rú)今，大(dà)部分(fēn)此類器(qì)件(jiàn)是(shì)使♥¥用(yòng)二進制(zhì)計(jì)數(shù)器(qì)或×ββ•移位寄存器(qì)實現(xiàn)的(de)數(shù)字電 ♠₹(diàn)路(lù)。它們廣泛包含于時(shí)鐘><(zhōng)分(fēn)配電(diàn)路(lù)和(hé)PLL頻(pín)率合成器(qì)設  計(jì)中，應用(yòng)衆多(du ​ō)。分(fēn)頻(pín)器(qì)可(kě)以有(yǒu₹ ∞ )固定的(de)分(fēn)頻(pín)比(這(zhè)種分(fē•€n)頻(pín)器(qì)也(yě)稱為(wèi)預分(fēλ&βn)頻(pín)器(qì))或可(kě)編程的(d→→'δe)分(fēn)頻(pín)比。将頻(pín)率N分(fēn)頻(pín)可(kě)以使輸出信号←>的(de)相(xiàng)位噪聲改善20log(N)dB。然而，這(zhè)種✔↕改善受分(fēn)頻(pín)器(qì)本身(shēn)的(de)加性相(xiàng)位€ β©噪聲(源于其有(yǒu)源電(diàn)♣λ路(lù)且會(huì)增加到(dào)其輸出端)限制(φ ✘σzhì)。良好(hǎo)的(de)分(fēn)頻(pín)器(qì)具有(yǒ♥←u)低(dī)加性相(xiàng)位噪聲和₩₩•(hé)低(dī)諧波成分(fēn)，這(zhè)些(xiē)都(dō↔λ¶u)是(shì)其關鍵特性。

RF混頻(pín)器(qì)

基本形式的(de)RF混頻(pín)器(qì)是(shì)一(yī)個(£₹>gè)3端口器(qì)件(jiàn)，使用(yòng☆β)非線性或時(shí)變元件(jiàn)産生(shēng)一(yī)個(gè)包含兩個(gσ€$☆è)輸入信号的(de)和(hé)頻(pín)率與差頻(pín)率的(de)輸出信号。ε₹RF混頻(pín)器(qì)可(kě)以一(yī)般地(dì)區‍↑(qū)分(fēn)為(wèi)無源混頻(pín)器(q☆& ì)和(hé)有(yǒu)源混頻(pín)器(qì)。無源混頻(pín)器(qì∞π)使用(yòng)二極管元件(jiàn)，或将FET晶體(tǐ)管用(yòng)作(zuò)•₽φ開(kāi)關，而有(yǒu)源混頻(pín)器(qì)依賴于晶體(t׶"✔ǐ)管電(diàn)路(lù)來(lái)實現(xi∏'Ω∑àn)變頻(pín)。無源混頻(pín)器(qì)可(kě)以提供寬帶寬和(h&ε≈é)高(gāo)線性度性能(néng)，不(bù)需要(yào)外(wài)ε'部直流偏置，而且噪聲系數(shù)一(yī)般優于有(yǒu)源混頻(pín)器(qì)。 ✔但(dàn)是(shì)，無源混頻(pín)器(qì)‌♠♠存在轉換損耗，并且需要(yào)高(gāo)LO輸入功率，而有(yǒu)源混頻(pín)器(qì≈★)能(néng)提供增益，所需的(de)LO驅動電(diàn)平要(yào)低♠ ​₩(dī)得(de)多(duō)。實現(xiàn)下(xià)變頻♣Ω§(pín)器(qì)或上(shàng)變頻(pín)器(qì)的(de)替代設π∞計(jì)可(kě)以将無源混頻(pínε✔↓)器(qì)核和(hé)有(yǒu)源電(diàn)路(lù)結合以提供轉換增益，而不↔​‌π(bù)會(huì)損害NF和(hé)線性度⁴。

混頻(pín)器(qì)IC有(yǒu)很(hěn)多(duō)不(bù)同β'設計(jì)，最基本的(de)是(shì)單端（或不(bù)平衡）。基于二極管的(d<φ​¥e)單端混頻(pín)器(qì)的(de)概念拓撲如(rú)圖3a所示。單端混頻(pín)器(∞✔‍qì)僅使用(yòng)一(yī)個(gè ∏)非線性元件(jiàn)來(lái)實現(xiàn)頻(pín)率轉換，這(zhè)∑ ​Ω種解決方案很(hěn)簡單，但(dàn)性能(n$↕♣×éng)有(yǒu)限，因為(wèi)端口和(hé)高(gāo)雜(zá)散之間(jiān)的α€γ(de)隔離(lí)很(hěn)差。平衡式混頻(pín)器(qì​☆≤)設計(jì)利用(yòng)其電(diàn)路(₽♥lù)的(de)對(duì)稱性來(lái)克服上(shàπ₩ng)述限制(zhì)。根據對(duì)稱程度，平衡∏✘式混頻(pín)器(qì)可(kě)以分(fēn'★÷ )為(wèi)單平衡、雙平衡和(hé)三平衡混頻(pín)器(qì)。單平衡α¶$✘混頻(pín)器(qì)（參見(jiàn)圖3b）由兩個(gè)以90°或180°φ≥≥←混合方式結合的(de)不(bù)平衡混頻(pín)器(qì)組成。此類混頻(pí↔ γ×n)器(qì)提供高(gāo)LO-RF隔離(lí)，可(kě)抑制(zhì)RF或L∞★O信号以及輸出端的(de)偶數(shù)次LO諧×✘✔<波。使用(yòng)各類雙平衡混頻(pín)器(qì)可(k φ♥¥ě)以進一(yī)步改善性能(néng)。圖3c顯示了(le)一(yī)個(gσ<è)常見(jiàn)例子(zǐ)，其四環配置使用(yòng)了(le)四個(gè)肖特基♦≠₹二極管，RF和(hé)LO端口均放(fàng)置有(yǒ→₩→ u)混合元件(jiàn)。雙平衡混頻(pín)器(qì)提供高(gāo)整體(tǐ)性能(nén→™g)和(hé)良好(hǎo)的(de)端口間(jiαεεān)隔離(lí)，能(néng)夠抑制(zhì)RF和(hé)LO頻(pín)率<♣÷以及所有(yǒu)偶數(shù)次RF和(α↑hé)LO諧波，因而是(shì)廣泛使用(yòng)的(d↔₩e)一(yī)類RF混頻(pín)器(qì)IC⁵。三平衡混頻(pín)器(qì)可(kě)以實現(xi'≤àn)更高(gāo)的(de)隔離(lí)度和(hé)線性度。此類混頻(pín)器(qì)将φ≈兩個(gè)雙平衡設計(jì)組合起來(lái)，形成₽→↑α更高(gāo)程度的(de)對(duì)稱性以優化(huà)變頻(pín)過程，但(d♠ >€àn)代價是(shì)電(diàn)路(lù)複雜(zá)度顯>&€著提高(gāo)。

圖3.(a) 單端、(b) 單平衡、(c) 雙平'‌∞≥衡和(hé) (d) 鏡像抑制(zhì)混頻(pín)器(qì)的(✔★∏•de)概念拓撲

同相(xiàng)正交(I/Q)混頻(pín)器(qì)是(shì)單獨的(de☆ε§")一(yī)類平衡設計(jì)。I/Q混頻(pín)器(qì)利♦Ω→用(yòng)相(xiàng)位抵消來(lái)消除幹擾鏡像信¥₹​号，而無需外(wài)部濾波。普通(tōng)I/Q混頻(pín)器(qì)在下(x' ià)變頻(pín)模式（參見(jiàn)圖3d）下(xià)通(tōng)常可(kě)以用(Ω₽♣​yòng)作(zuò)鏡像抑制(zhì)混頻(pín)器(qì)(IRM)，在上(shàng↓φ)變頻(pín)模式下(xià)可(kě)以用(yòng)作(zuò)單邊帶(SSB)混頻(δ¥pín)器(qì)。集成緩沖器(qì)和(hé)驅動放(fà×γ★ng)大(dà)器(qì)的(de)I/Q混頻(pín)器(qì)僅針對(duì)兩種工(gōn€¶™÷g)作(zuò)模式中的(de)一(yī)種而設計(jì)，因而可(kě)以将其區(qū)分(•©fēn)為(wèi)I/Q下(xià)變頻(pín)器(qì)和(hé)I/Q上(↔≈shàng)變頻(pín)器(qì)。這(zhè)些(xiē)混頻(pín)器(qì)與另一(yīλ♦≤π)類頻(pín)率轉換IC密切相(xiàng)關，稱為(wèi)I/Q調制(zhì)器(qì‍♦)和(hé)I/Q解調器(qì)。I/Q調制(z≈→'&hì)器(qì)和(hé)I/Q解調器(qì)提供一(yī)個(gè)配合數(shù)據轉換器<€™‍(qì)使用(yòng)的(de)高(gāo)阻抗差分(fēn)基帶接口，γ♣>™因而非常适合于直接變頻(pín)收發器(qì)應用(yòng)。具體(tǐ)而言，♠β它們構成了(le)現(xiàn)代高(gāo)集成度δ₹∞RF收發器(qì)IC的(de)核心⁶。

我們還(hái)要(yào)簡要(yà→€♦§o)提及的(de)一(yī)類常見(jiàn)混頻(pín)器(qì)是(shì)次諧波混頻(p"•ín)器(qì)。"它采用(yòng)次©€₹β諧波泵本振，為(wèi)使用(yòng)較低(dī)LO頻(p​∑ín)率而無外(wài)部倍頻(pín)器(qì)的(de)高(gāo)頻(pín)× >×RF設計(jì)提供一(yī)種簡單的(de)解決方案。

還(hái)有(yǒu)許多(duō)其他(tā)類型的(de)RF混頻(pín)器(qì↕××✔)實現(xiàn)依賴于有(yǒu)源和(h¥↔é)無源技(jì)術(shù)。RF混頻(pín)器(∏♦γ"qì)IC可(kě)以使用(yòng)複雜(zá)的(de)架構，其在一"→✔ (yī)個(gè)封裝中集成各種元件(ji≥ £¶àn)，包括PLLNCO、放(fàng)大(dà)器(₩‍qì)、倍頻(pín)器(qì)、衰減器(qì)和(hé)檢波器(qì)'×£，并提供數(shù)字接口以控制(zhì)其功能(néng)。

RF濾波器(qì)

RF濾波器(qì)IC幾乎在每種RF應&<用(yòng)中都(dōu)有(yǒu)使​↔用(yòng)，它能(néng)在頻(pín)譜(通(tōng)常還(háα★i)包括非線性信号鏈內(nèi)産生(shēng)的(deσ✘↓π)幹擾雜(zá)散成分(fēn)和(hé)源自(zì)外(wài)部的(de)帶外 ≈☆'(wài)信号)中選擇所需的(de)頻(♥ pín)率。因此，這(zhè)種濾波器(qì)的(d‌↕σ¶e)關鍵功能(néng)是(shì)為(w✔ ♦èi)目标通(tōng)帶頻(pín)率提供最小(xiǎo)衰減，并為(wèi)阻帶頻(p≥πín)率提供最大(dà)衰減以抑制(zhì)不(₽'‍bù)需要(yào)的(de)信号。圖4顯示了(le)常見(jiàn)類型的(de₽↑↓)濾波器(qì)頻(pín)率響應包括低(dī)通(tōng)濾波器(qì)(LPF)≤'♠、高(gāo)通(tōng)濾波器(qì¶>÷↓)(HPF)、帶通(tōng)濾波器(qì)(BPF)和(hé)阻帶濾波器(qì)(©¶如(rú)果阻帶較窄，也(yě)稱為(wèi)陷波濾波器(qì))。

大(dà)多(duō)數(shù)RF應用(yòn×πg)需要(yào)跨多(duō)個(gè)頻(pín)段濾波，這(zhè)可(kě)以利用(ααλyòng)開(kāi)關式濾波器(qì)庫實現(xiàn)。此類解決方•α≈案在一(yī)個(gè)模塊中包含開(kāi)關和(hé)固定帶寬濾波器(qì)，↓<<可(kě)以在阻帶抑制(zhì)、線性動态範圍和(hé)切換速度方面提供出色的(≥♠ de)性能(néng)。然而，傳統開(kāi)關式濾 '¶₩波器(qì)庫的(de)頻(pín)段選擇能(néng)力有(yǒu)限★$，而且通(tōng)常很(hěn)大(dà)且昂貴。具有(yǒu)連續♥σλ模拟或數(shù)字調諧功能(néng)的(deπ‌₩₽)緊湊型可(kě)調濾波器(qì)IC克服了(le)這(zhè)些(xiē)≥δ§限制(zhì)，對(duì)于許多(duō)"≈×↔應用(yòng)中的(de)多(duō)頻(← pín)段操作(zuò)，它是(shì)開(kāi)關式固定濾波∞₩♦器(qì)庫的(de)有(yǒu)吸引力的(de)替代方₩♥案。模拟可(kě)調濾波器(qì)提供電(diàn)σ ✘壓控制(zhì)來(lái)調整中心和(hé)/或截止頻(pín)率，而數(shù)字可(k ≥ε∏ě)調濾波器(qì)的(de)期望特性可(kě)以通€&$∞(tōng)過數(shù)字控制(zhì)接口來(lái✔Ω₽)配置。可(kě)調諧濾波器(qì)可(kě)以提供優異的(de)通(tōng)帶∏β特性、良好(hǎo)的(de)阻帶抑制(zhì)、★₽寬調諧範圍和(hé)快(kuài)速建立時(sh"∑≤í)間(jiān)，滿足當今廣泛RF應用(yòng)的(de)苛刻要(yàoβ•)求

圖4.濾波器(qì)頻(pín)率響應：(a) 低(dī)通(tōng)濾波器(q≥≠<ì)，(b) 高(gāo)通(tōng)濾波器(qì)，(c) 帶通(tōng)濾波器(qì)，(‌≥'±d) 帶阻濾波器(qì)

RF開(kāi)關

RF開(kāi)關是(shì)用(yòng)于路(lù)由高(gāoσσ)頻(pín)信号通(tōng)過信号鏈的(de)控制(zhì)器(qì)件•↕×(jiàn)。其關鍵功能(néng)可(kě)以利用(yòn→ g)不(bù)同類型的(de)開(kāi)關元件(π₽jiàn)實現(xiàn)，包括PIN二極管©λ§±、FET晶體(tǐ)管或微(wēi)機(jī)械懸臂梁。根據開(kāi)關元件(jiàn) →的(de)布置方式，開(kāi)關設計(jì)可(kě)以有(yǒu)不(bù)同數(shù)量的γσ♥¶(de)“刀(dāo)”（由開(kāi)關控×αε制(zhì)的(de)單獨電(diàn)路(lù)）和(hé)“擲&♠”（開(kāi)關可(kě)以為(wèi)每₽✔個(gè)“刀(dāo)”使用(yòng)的(de)單獨輸出路←≠®&(lù)徑）。單刀(dāo)n擲(SPnT)開(kāi)關将信号從(cóng'₹↕♣)一(yī)個(gè)輸入路(lù)由到(dào)n個(gè)輸出。例如(r> πú)，單刀(dāo)單擲(SPST)開(kāi)關将一(yī)個(gè)輸入連接到§÷γ(dào)一(yī)個(gè)輸出，提供簡單的(de)開(kāi)關功能(né©↑±εng)；單刀(dāo)雙擲(SPDT)開(kΩ£×£āi)關将一(yī)個(gè)輸入連接到(dào)兩個(gè)輸₹₩→σ出（參見(jiàn)圖5a）；單刀(dāo)四擲(SP4T)開±§(kāi)關将輸入信号路(lù)由到(dào)四個(gè)輸出路(lù)徑（參見(j¶ <πiàn)圖5b）。RF開(kāi)關還(hái)∞​₩可(kě)以有(yǒu)多(duō)個(g☆₩è)“刀(dāo)”，此類開(kāi)關稱為φπ (wèi)轉換開(kāi)關（參見(jiàn)圖5c）。最常見(jià≈ n)的(de)例子(zǐ)是(shì)雙π₩刀(dāo)雙擲(DPDT)配置，其具有(yǒλ ‌≠u)兩個(gè)單獨的(de)電(diàn)路(lù)，這(zhè)些(xiē)電(diàn)÷ γ路(lù)可(kě)以連接到(dào)兩個(gè)輸出路‌π•♣(lù)徑中的(de)一(yī)個(gè)。

RF開(kāi)關設計(jì)可(kě)以有(yǒu)更複雜(zá)的(de)&™ 拓撲結構，其将多(duō)個(gè)較低(dī)階的(de)開(kāi) →±關組合在一(yī)起。此類IC稱為(wèi)開(kāi π&γ)關矩陣或交叉點開(kāi)關，可(kě)在多(duō)個(gè)輸≠•δ↔入和(hé)多(duō)個(gè)輸出之&₹間(jiān)提供靈活的(de)RF信号路(≤ ≥lù)由。

圖片

圖5.RF開(kāi)關示例：(a) 吸收式SPDT、(b) 反射式SP4T和(¥₹♣hé) (c) 控制(zhì)轉換開(kāi)關及真值表示例。（注意：RFC = RF公共端口，CTRL = 控制(®✔÷©zhì)電(diàn)壓端口）。

無論開(kāi)關配置如(rú)何，我們都(dōu)可(kě)以區(qū)分(fēn)出反射式開‍♣σ♣(kāi)關和(hé)吸收式開(kāi)關(也(yě)稱為(wèi)非反射式或端∏&×♥接開(kāi)關)。其主要(yào)區(qū)×♠↔₹别在于，吸收式開(kāi)關包含一(yī)個(gè)匹配負載，用(yòng)于端接關斷狀态下(→≥​↓xià)的(de)輸出端口，以使電(diàn)壓駐波比(VS₹ ±WR)最小(xiǎo)(參見(jiàn)圖5a)。此特性使得(de)吸收式開(≥♣×₩kāi)關在兩種開(kāi)關模式下(xià)均∑₽能(néng)保持良好(hǎo)的(de)回波損耗，這(zhè)是(shì≤©∞)反射式開(kāi)關所不(bù)能(néng)提供的(de)。然而，與反射式開(kāi)關相φ→π(xiàng)比，吸收式開(kāi)關的(de)這(zhè)個(gè)優點的(de)代價≠∑¶是(shì)功率處理(lǐ)能(néng)力較低(dī)且電(diàn)路(lù)複雜(zá)性↔↑∏較高(gāo)。

RF開(kāi)關IC可(kě)以采用(yòng)多(duō)種不(bù¥☆ )同技(jì)術(shù)實現(xiàn)，包括矽基半導體(tǐ)CMOS和(hé)S01、化↕×(huà)合物(wù)半導體(tǐ)GaAs和(hé)G®♥€$aN以及微(wēi)機(jī)電(diàn)系βγ♣統(MEMS)7,8。每種技(jì)術(shù)在頻(pín)率範圍、功率處理×→ €(lǐ)能(néng)力、隔離(lí)、插入損耗、開(kāi)關速度、建立時(shí)間(jiān≤♠÷←)等關鍵性能(néng)規格方面都(dōu)有(yǒu)自(zì)己的(de)優缺點。例如(rú)&¶，GaAs的(de)高(gāo)溫性能(néng¥&)更優越，GaN廣泛用(yòng)于高(gāo)功率應用(yò¶≈ng)矽基工(gōng)藝在建立時(shí)≈ 間(jiān)、集成能(néng)力、低(dī)頻(pín)特性和(hé)高(gāo)ES♦♣✘↑D魯棒性等方面勝出?。替代性MEMS技(jì)術(shù)在很(hěn)小(x&γα✔iǎo)的(de)芯片級封裝中提供微(wēi)機(jī)械繼電(diàn)器(qì)，獨特地(¶≤dì)支持直流精度性能(néng)，具有(yǒu)高(gāo)線性度和(hé)功率，而開™✘(kāi)關速度、有(yǒu)限周期壽命和(hé)熱(rè)♣‍切換限值方面較差。

RF衰減器(qì)

RF衰減器(qì)可(kě)降低(dī)RF信号的(de)強度，實現(←♠≤xiàn)與放(fàng)大(dà)器(qì)相(xiàng)反的(de)功能(néng)。它δ☆↕♣是(shì)用(yòng)于調整信号鏈中的(de)增益和(hé)平衡信€± ¶号電(diàn)平的(de)控制(zhì)器(qì)件(jiàn÷'•)。RF衰減器(qì)IC通(tōng)常是(shì)吸收式(傳輸型)器(qì)件(jiàn)。我↕♥ 們可(kě)以一(yī)般地(dì)區(qū)分(fēn)出固定衰減器(qìβ✔α∏)(具有(yǒu)不(bù)變的(de)袁減水(§ shuǐ)平)和(hé)可(kě)變袁減器(π"qì)(支持調整衰減水(shuǐ)平)。具有(yǒ≠∞u)一(yī)組離(lí)散袁減水(shuǐ)平的(de)πק可(kě)變減器(qì)IC稱為(wèi)數(shù)字步進衰減器(qì)(DSA)，其通(tōnφ☆↓g)常用(yòng)于信号粗略校(xiào)準，受預定衰減步長♠​≥(cháng)的(de)限制(zhì)。電(diàn)壓可(kě)變衰減器(qì)✔ (VVAS)用(yòng)于控制(zhì)精細信号。與DSA相(xiàng)反，VVA支♠∞持連續調整衰減水(shuǐ)平，可(kě)以将其設置為♥©(wèi)給定範圍內(nèi)的(de)任何值。所有₩★✔(yǒu)類型的(de)RF衰減器(qì)在工(gōng)作(zuò)₹∏頻(pín)率範圍內(nèi)都(dōu)應以良好(hǎo)的γγ(de)VSWR提供平坦的(de)衰減性能(néng)，而D↓≈α→SA還(hái)必須确保無故障操作(zuò)以減少(sh↔©Ω$ǎo)狀态轉換期間(jiān)的(de)信号$£φ∞失真⁷

RF檢波器(qì)

基本形式的(de)集成式RF檢波器(qì)是(shì)一≤δ(yī)個(gè)2端口器(qì)件(jiàn)，提供與施加于輸入端的φ✘(de)RF信号功率成比例的(de)輸出電(diàn)壓信号。與基于二極管的(de)分(fēn)<™立檢波器(qì)實現(xiàn)相(xiàng)反，集成式RF檢波器£‍"(qì)提供多(duō)種開(kāi)箱即用(yòng)的(de)優勢，↕‍≥∞包括寬溫度範圍內(nèi)的(de)穩定輸出電(diàn)壓、更容易的(λφεde)器(qì)件(jiàn)校(xiàΩ<∑σo)準和(hé)用(yòng)于與ADC§δ•←直接接口的(de)緩沖輸出⁹。最常見(jiàn)RF檢波器(qì)IC是(shì)各類需要(yào)測量RF信σ•← 号功率幅度的(de)應用(yòng)中使用(yòng)的(de)标量檢波器(qì)。标量檢波器(λ♦qì)的(de)主要(yào)類型包括RMS功率檢波器(qì)、對(→ε↑duì)數(shù)檢波器(qì)和(hé)包絡檢波器(qì)。

RMS功率檢波器(qì)提供施加于RF輸入的(•'✔ de)實際信号功率的(de)精确rms表示。有(yǒu)線性響應rm∑↓s檢波器(qì)，其rms輸出是(shì)線性響應的(de)直流§‌₹電(diàn)壓，還(hái)有(yǒu)線£σ性dB響應的(de)對(duì)數(shù)rms檢波器(qì)，實際RF輸入功率每改₽ ↑σ變1 dB，其輸出電(diàn)壓也(yě)改變相(xiàng)同的(de)量。這(zhè)兩✔∞' 類rms檢波器(qì)非常适合不(bù)需要(yào)¶←快(kuài)速響應時(shí)間(jiān)的(de)應用(yò£>≠ng)，測量複數(shù)調制(zhì)信号（其高(gāo→♠ε‌)波峰因數(shù)随時(shí)間(jiān)而變化(huà)）的(de)波形無關功率。它們通←₽ (tōng)常用(yòng)于平均功率監測、發射信号強Ω​γ≥度指示(TSSI)、接收信号強度指示(RSSI)和(hé)自(zì)動增♣‍益控制(zhì)(AGC)。

對(duì)數(shù)檢波器(qì)（也(yě)稱為(wèi)ו←對(duì)數(shù)放(fàng)大(dà)器(qì)）将輸入RF信号轉換為(wèi)精确的(☆↑✘$de)對(duì)數(shù)線性直流輸出電(diàn)壓。★π 對(duì)數(shù)檢波器(qì)提供非常高(gāo)的(de)動态工(gōng)作(z♥÷​uò)範圍。這(zhè)是(shì)利用(yò♠$ ★ng)連續壓縮方法實現(xiàn)的(de)，依賴于一(yī)系列耦合到(dào)檢波器(q✔®' ì)的(de)級聯限幅放(fàng)大(dà)器(qì)，其輸出在級聯拓撲結構的(™≠←de)輸出級加總。随著(zhe)輸入功率增加，連續放(fàng)大(dà)器(qìλ↕ε¥)逐漸進入飽和(hé)，從(cóng)而生(shēng)成對(duì)數(shù)函數(shù)₹¥☆近(jìn)似值。對(duì)數(shù)檢波器(qì)γ♦σ¥非常适合于高(gāo)動态範圍應用(yòng)，包括RSS≤Ω£I和(hé)RF輸入保護。

連續檢波對(duì)數(shù)視(shì)頻(pín)放(fàng)大(dà)器(qδε §ì)(SDLVA)是(shì)一(yī)種特殊類型的(de)對(duì)數(shù)檢↕δ‍波器(qì)，提供平坦的(de)頻(pín)率響應和(hé)優越的(de)上(shàng↕∑)升/下(xià)降與延遲時(shí)間(jiān)，因而是♦αΩ(shì)要(yào)求超高(gāo)速性能(néng)的(de)應用(↓ ₹'yòng)（包括瞬時(shí)頻(pín)率測量、方向查找接收<÷♥器(qì)和(hé)電(diàn)子(zǐ)智能(néng)應用(yòng)）的(✘♣de)首選解決方案。

包絡檢波器(qì)（也(yě)稱為(wα÷←èi)峰值檢波器(qì)或AM檢波器(qì)）提供與RF輸入信号的(de)瞬時(shí)≤₩幅度成比例的(de)基帶輸出電(diàn)壓。包絡檢波器(qì)IC通(tōng)常利用(yò§ε♥•ng)快(kuài)速切換肖特基二極管實現(xiàn)，因而是(shì≤≤)需要(yào)非常快(kuài)速響應時(shí)間(jiān)的(de)較低(dī)動态∞₹¶範圍應用(yòng)的(de)理(lǐ)想解決方案。包絡檢波器(qì)的(de)典型≤ λ應用(yòng)包括PA偏置控制(zhì)中的(de)效率增強包絡跟蹤、®γΩPA線性化(huà)、快(kuài)速過大(dà)RF功率保‌  γ護、高(gāo)分(fēn)辨率脈沖檢測和(hé)I/Q調制(zhì)器(qì)的π≠(de)LO洩漏校(xiào)正。

除了(le)标量檢波器(qì)外(wài)，還(há"‍×i)有(yǒu)一(yī)種稱為(wèi)矢量功率測量IC的(de)集成檢₹'₹×波器(qì)。它們提供超出标量功率測量功能(néngβ•‌)的(de)擴展能(néng)力¹⁰ 。矢量功率測量檢波器(qì)可(kě)以測量信号的(de)多(duō)個(gè✔₩☆)參數(shù)，包括幅度、相(xiàng)位和(hé)沿著(zhe)傳輸路 ★(lù)徑的(de)行(xíng)進方向（前向或反向）。• δ★在無線發射器(qì)中的(de)天線調諧、模φ÷♠塊化(huà)系統中的(de)內(nèi)置測試和(hé)↕γ↓≠材料分(fēn)析等應用(yòng)中，此類器(qì)件(jiàn)是(shì)在線測量散射參ε≤'×數(shù)的(de)理(lǐ)想解決方案。

第2部分(fēn)結論

在RF信号鏈系列的(de)第二部分(fēn)中，我們討(tǎo)論了(le)代表典型RF信号鏈 φ的(de)基本構建模塊的(de)一(yī)些(xiē)主要(yào)RF IC& ↔，并進行(xíng)了(le)分(fēn)類。但(dàn)是(shì)★•↕，在此概述中，我們僅觸及了(le)各種類型和(hé)形式 €σ的(de)RF器(qì)件(jiàn)的(d★γ§e)皮毛。越來(lái)越複雜(zá)的(de)RF系統需要(yào)更完整的(deβ∏×)信号鏈解決方案，這(zhè)導緻了(le)将多(duō)個(€÷gè)功能(néng)模塊整合在同一(yī)封裝中或一(yī)個(gè)芯片上(shàφΩ↓•ng)的(de)衆多(duō)IC設計(©‌¶§jì)的(de)發展。這(zhè)些(xiē)器(qì)件(jiàn)可(kě)以集 ₩成混頻(pín)器(qì)、PLL、VCO、放(fàng)γ→大(dà)器(qì)、檢波器(qì)和(hé)其他(tā)器(qì)件(ji>$àn)，以緊湊的(de)外(wài)形尺寸提 β供高(gāo)度先進的(de)功能(néng)，并提供更簡單的(‍€​±de)設計(jì)、更低(dī)的(de)功耗、更低(dī)的×←∏§(de)成本和(hé)更短(duǎn)的(de)開(kāi)發周期。

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作(zuò)者簡介

Anton Patyuchenko于2007年(nián)獲得(de)慕尼黑(≥÷≠hēi)技(jì)術(shù)大(dà)學微(wēi)波工(gōng)程碩士學​‍ 位。畢業(yè)之後，Anton曾在德國(guó)航空(kōng)航 <σ÷天中心(DLR)擔任科(kē)學家(ji♦≥∑ā)。他(tā)于2015年(nián)加入γ↓ ADI公司擔任現(xiàn)場(chǎng)應用(yòng)工(gōngδ₩♥)程師(shī)，目前為(wèi)ADI公司戰略≠₹♥π與重點客戶提供現(xiàn)場(chǎng)應用(yòπ"ng)支持，主要(yào)負責RF應用(yòng)。