深度分析射频电路的原理及应用

什么是射频电路

射频简称RF，射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流，大于1000次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。

射频电路指处理信号的电磁波长与电路或器件尺寸处于同一数量级的电路。此时由于器件尺寸和导线尺寸的关系，电路需要用分布参数的相关理论来处理，这类电路都可以认为是射频电路，对其频率没有严格要求，如长距离传输的交流输电线(50或60Hz)有时也要用RF的相关理论来处理。

射频电路方框图

射频电路的原理

射频电路的原理我们以普通手机射频电路来详细的介绍：

1

接收电路的结构和工作原理：

接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息(RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N);送到逻辑音频电路进一步处理。

电路分析：

电路结构

接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管(低噪声放大器)、中频集成块(接收解调器)等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。

接收电路方框图

2

发射电路的结构和工作原理

发射时，把逻辑电路处理过的发射基带信息调制成的发射中频，用TX-VCO把发射中频信号频率上变为890M-915M(GSM)的频率信号。经功放放大后由天线转为电磁波辐射出去。

电路分析：

电路结构。

发射电路由中频内部的发射调制器、发射鉴相器;发射压控振荡器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、发射互感器等电路组成。(如下图)

3

本振电路的结构和工作原理：

（本机振荡电路、锁相环电路、频率合成电路）

该电路产生四段不带任何信息的本振频率信号(GSM-RX;GSM-TX;DCS-RX;DCS-TX);送入中频内部，接收时对接收信号进行解调;发射时对发射基带信息进行调制和发射鉴相。

电路分析：

电路结构：手机本振电路有四种电路结构。

a) 由频率合成集成块、接收压控振荡器(RX-VCO)、13M基准时钟、预设频率参考数据(SYN-DAT;SYN-CLK;SYN-RST;SIN-EN)，组成(早期手机多用;如下图)。

b) 把频率合成集成块集成在中频内部，结合外接RX-VCO组成(中期机、诺基亚机多用;(如下图)

c) 把频率合成集成块、接收压控振荡器(RX-VCO)集成一体，称本振集成块或本振舐IC(中期机、三星机多用;如下图)。

d) 把频率合成集成块、接收压控振荡器(RX-VCO)集成在中频内部(新型机、杂牌机多用;如下图)。

值得注意：无论采用何种结构模式，只是产生的频率不同;其工作原理，产生的频率信号的走向和作用都一样的。

射频电路的应用

RF(Radio Frequency)技术被广泛应用于多种领域， 如：电视、广播、移动电话、雷达、自动识别系统等。专用词RFID(射频识别)即指应用射频识别信号对目标物进行识别。

RFID的应用包括：

1、ETC(电子收费)

2、 铁路机车车辆识别与跟踪

3、 集装箱识别

4、贵重物品的识别、认证及跟踪

5、 商业零售、医疗保健、后勤服务等的目标物管理

6、出入门禁管理

7、动物识别、跟踪

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21比较器的原理与特性，它与运算放大器的本质区别总结归纳

1.电压比较器的工作原理

电压比较器，顾名思义，就是两个输入端的其中一个作为基准，另外一个与基准作比较，输出只存在高电平和低电平两种状态。通过电压比较器，可以将模拟信号转变为数字信号。

+输入引脚的电位 > -输入引脚的电位时，输出高电平；-输入引脚的电位 > +输入引脚的电位时，输出低电平；

比较器符号

比较器输入输出关系图

2.电压比较器与运放的差异

电压比较器的引脚结构、电路符号与运算放大器类似，甚至有时候会直接拿运放来代替比较器使用，本质上讲比较器就是运放的开环应用，但其实二者是两个完全不同的器件。主要差异如下：

①内部组成不同

运算放大器与比较器的一个差异来自内部无相位补偿电容。由于运算放大器要构成负反馈电路使用，因此需要在IC内部设置防振相位补偿电容。而比较器未构成负反馈电路，因此未内置相位补偿电容。由于相位补偿电容限制了输入-输出间的响应时间，因此无相位补偿电容的比较器具有比运算放大器更好的响应性。另一方面，根据该相位补偿电容的有无，将运算放大器作为比较器使用时，因受相位补偿电容限制，其响应性远远低于比较器。这一点在运算放大器作为比较器使用时需要注意。

②.输出特性不同

由上图可知，运算放大器采用双晶体管推挽输出，而比较器是集电极开路输出，所以使用时，比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻 。运算放大器可用于线性放大电路(负反馈)，也可用于非线性信号电压比较(开环或正反馈)。电压比较器只能用于信号电压比较，不能用于线性放大电路(比较器没有频率补偿) 。但比较器有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。

③精确度不同

比较器的设计是针对电压门限比较而用的，要求的比较门限精确，比较后的输出边沿上升或下降时间要短，输出符合TTL/CMOS电平/或OC等，不要求中间节的准确度，同时驱动能力也不一样。一般情况：用运放做比较器，多数达不到满幅输出，或比较后的边沿时间过长，因此设计中少用运放做比较器为佳。比较器的翻转速度快，大约在ns 数量级，而运放翻转速度一般为us 数量级(特殊的高速运放除外)。运放可以接入负反馈电路，而比较器则不能使用负反馈，虽然比较器也有同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，所以，如果接入负反馈，电路不能稳定工作。内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快很多的主要原因。

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