射頻簡(jiǎn)稱RF,RF射頻就是射頻電流,它是一種高頻交流變化電磁波的簡(jiǎn)稱。每秒變化小于1000次的交流電稱為低頻電流,大于1000次的稱為高頻電流,而射頻就是這樣一種高頻電流。
射頻電路指處理信號(hào)的電磁波長(zhǎng)與電路或器件尺寸處于同一數(shù)量級(jí)的電路。此時(shí)由于器件尺寸和導(dǎo)線尺寸的關(guān)系,電路需要用分布參數(shù)的相關(guān)理論來處理,這類電路都可以認(rèn)為是射頻電路,對(duì)其頻率沒有嚴(yán)格要求,射頻電路最主要的應(yīng)用領(lǐng)域就是無線通信模塊,下圖為一個(gè)典型的無線通信系統(tǒng)的框圖,下面以這個(gè)系統(tǒng)為例分析射頻電路在整個(gè)無線通信系統(tǒng)中的作用。
這是一個(gè)無線通信收發(fā)機(jī)的系統(tǒng)模型,這個(gè)系統(tǒng)的典型應(yīng)用為移動(dòng)電話和無線局域網(wǎng),它包含了共用一個(gè)天線進(jìn)行通訊的發(fā)射電路和接收電路。
在這個(gè)系統(tǒng)中,輸入信號(hào)(聲音或者計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào))首先進(jìn)行數(shù)字處理,數(shù)字處理部分主要是對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理,包括采樣、壓縮、編碼等;如在移動(dòng)電話的運(yùn)用中,那么信號(hào)首先被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后進(jìn)行壓縮以減少傳輸時(shí)間,最后采用適當(dāng)?shù)木幋a以減少噪聲和傳輸誤碼。
完成了輸入信號(hào)的數(shù)字處理后,再通過數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路恢復(fù)為模擬形式。模擬信號(hào)電路分為兩部分:發(fā)射部分和接收部分。
射頻芯片發(fā)射部分的主要作用是:數(shù)- 模轉(zhuǎn)換輸出的低頻模擬信號(hào)與本地振蕩器提供的高頻載波經(jīng)過混頻器上變頻成射頻調(diào)制信號(hào),信號(hào)通過功率放大器(PA)放大,經(jīng)過射頻開關(guān)控制,再經(jīng)過匹配電路和濾波電路處理到達(dá)天線,然后經(jīng)過天線輻射到空間中去。
射頻芯片接收部分的主要作用是:空間輻射信號(hào)經(jīng)過天線耦合到接收電路中去,接收到的微弱信號(hào)經(jīng)過匹配和濾波電路處理,再經(jīng)過射頻開關(guān)控制以后到達(dá)低噪聲放大器(LNA),經(jīng)過放大后與本地振蕩信號(hào)經(jīng)過混頻器下變頻為包含中頻信號(hào)分量的信號(hào)。天線的任務(wù)就是將經(jīng)過編碼處理的信息以電磁波的形式發(fā)射到自由空間中,或者接收來自空間中的信號(hào)。
以SEMTECH公司的LLCC68芯片為例,其芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示:
無線模塊內(nèi)部主要包括SPI總線射頻接口、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、協(xié)議處理區(qū)、LORA調(diào)制、FSK調(diào)制、ADC轉(zhuǎn)換電路、低噪聲放大器(LNA)、鎖相環(huán)(PLL)、OSC(高頻振蕩器)、功率放大器(PA)、DC-DC電路、LDO電路。
近期,成都億佰特推出了基于LLCC68芯片方案的E220系列Lora模塊,該系列lora模塊產(chǎn)品包括M型(無固件)和T型(帶固件)的產(chǎn)品;又分為400頻段(410.125~493.125)和900頻段(850.125~930.125)兩個(gè)頻段,還分了貼片和插針兩種封裝,以滿足不同客戶的不同需求。
射頻芯片模塊提供SPI通訊總線連接用戶控制端設(shè)備,對(duì)于射頻芯片發(fā)射電路:用戶數(shù)據(jù)通過SPI總線到達(dá)射頻芯片的數(shù)據(jù)緩沖區(qū),將信數(shù)據(jù)處理為帶有一定協(xié)議的信號(hào),再經(jīng)過LORA調(diào)制和FSK調(diào)制,調(diào)制信號(hào)與本地振蕩器提供的高頻載波經(jīng)過混頻器上變頻成射頻調(diào)制信號(hào),信號(hào)通過功率放大器(PA)放大,再經(jīng)過射頻開關(guān)、射頻匹配電路和濾波電路到達(dá)天線,通過天線輻射到空間中。
對(duì)于射頻芯片接收電路:空間中的信號(hào)通過天線,濾波電路,射頻匹配電路以及射頻開關(guān)到達(dá)低噪聲放大器(LNA),經(jīng)過放大后與本地振蕩信號(hào)經(jīng)過混頻器下變頻為包含中頻信號(hào)分量的信號(hào),信號(hào)經(jīng)過接收解調(diào)后進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)字處理,成為用戶所需的信號(hào)。
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