解密RF信号链：特性和性能指标
一般人拿到一张通信方案设计框图，肯定有一个疑问，电路搞这么复杂，到底在搞什么？
设计一个能够满足目标应用的特定系统，RF系统工程师必须能够真正从系统级视角考虑，且对基础的关键概念和原则有一致的理解。这些知识储备非常重要。
频率范围和带宽
频率范围和带宽是基本参数，这个决定了系统器件的使用范围、采样率、滤波器的范围。是系统设计的第一步。所有的器件选型首先要符合频率范围参数。
同时要注意系统有没有要求中频参数，当射频参数与中频参数不一致的时候，往往就会引入混频器，实现两个频率的连接。
工作方式
FDD还是TDD的工作方式决定了天线后第一级器件的使用，FDD模式一般使用双工器或者环形器实现收发的自如切换。环形器（Circulator）与双工器（Duplexer） 是射频系统中实现信号分离与收发切换的核心器件。
TDD模式为了成本和设计的考虑往往使用开关。
RF开关是用于路由高频信号通过信号链的控制器件。其关键功能可以利用不同类型的开关元件实现，包括PIN二极管、FET晶体管或微机械悬臂梁。根据开关元件的布置方式，开关设计可以有不同数量的"刀"（由开关控制的单独电路）和"掷"（开关可以为每个"刀"使用的单独输出路径）。单刀n掷(SPnT)开关将信号从一个输入路由到n个输出。例如，单刀单掷(SPST)开关将一个输入连接到一个输出，提供简单的开关功能；单刀双掷(SPDT)开关将一个输入连接到两个输出；单刀四掷(SP4T)开关将输入信号路由到四个输出路径。RF开关还可以有多个"刀"，此类开关称为转换开关。最常见的例子是双刀双掷(DPDT)配置，其具有两个单独的电路，这些电路可以连接到两个输出路径中的一个。
发射功率及EVM
发射机的指标第一个就是功率和线性。根据空间损耗计算公式：
Loss（dB）=31.4+20 log f (MHz)+20 log d (千米)
结合发射功率和接收灵敏度可以评估设备的大概通信距离。
要求发射功率的同时往往伴随着对线性的要求（EVM）。线性的要求即考察在满足发射功率的情况下，信号失真在可控范围内。（本号一直强调：射频设计的最基本要求就是不能导致基带信号失真严重）
根据发射功率的技术要求，就可以设计出链路的增益、需要的放大器数量和P-1
ACPR
邻道功率抑制比是伴随着EVM出现的一对参数。
是射频通信系统中衡量信号泄漏到相邻信道程度的关键指标，其技术含义如下：
·定义：ACPR 表示主信道信号功率与相邻信道中泄漏的带外辐射功率之比，单位为分贝（dBc）。
·避免邻道干扰：高 ACPR 意味着信号能量集中在主信道内，对相邻信道的干扰更小，适合频谱资源紧张的场景（如蜂窝通信）。
·反映线性度：ACPR 主要受发射机非线性失真（如功放压缩）的影响，是评估系统线性度的重要指标。
最终体现的还是发射机链路的线性指标。
谐波抑制
谐波抑制考察的是对功放和滤波器的设计。更倾向于滤波器的设计。
它能在频谱（通常还包括非线性信号链内产生的干扰杂散成分和源自外部的带外信号）中选择所需的频率。因此，这种滤波器的关键功能是为目标通带频率提供最小衰减，并为阻带频率提供最大衰减以抑制不需要的信号。
根据指标的要求选择合适的滤波器。
杂散抑制
杂散抑制是除了谐波以外的频率，这个考察的是频率源设计和板上频率组合的规划设计。频率产生器件可以服务于RF信号链中的各种不同功能，包括频率转换、波形合成、信号调制和时钟信号产生。
但是频率源和频率源的组合就会产生不必要的杂散。
这个时候就需要根据杂散的要求结合滤波的使用合理的规划频率和板上频率源的组合设计。
接收机灵敏度
接收机的灵敏度的计算公式：
灵敏度是一个综合指标，一方面是波形的参数特性，一方面是系统的噪声系数。
根据其频谱及其影响信号的方式以及产生噪声的机制，噪声可以分为许多不同的类型和形式。但是，尽管存在许多不同的噪声源，我们也无需为了描述它们对系统性能的最终影响而深入研究其物理特性。我们可以基于简化的系统噪声模型进行研究，该模型使用单个理论噪声发生器，通过噪声系数(NF)这个重要指标来描述。它可以量化系统所引起的信噪比(SNR)的下降幅度，定义为输出信噪比与输入信噪比的对数比。以线性标度表示的噪声系数称为噪声因子。这是RF系统的主要特性，可以控制其整体性能。
虽然射频链路在灵敏度中不起到决定作用，但是我们可以合理的规划增益和器件位置，尽可能的降低噪声系数。
邻道选择性
接收邻道选择性（Adjacent Channel Selectivity, ACS） 是衡量接收机抗邻道干扰能力的关键指标，其技术含义及工程实践如下：
·定义：接收机在邻道存在强干扰信号时，正确解调目标信号的能力，通常用目标信号功率与邻道干扰功率的比值。
·抗邻道干扰：高 ACS 表示接收机对邻道信号的抑制能力强，适用于频谱密集场景（如蜂窝通信）。
·反映滤波性能：ACS 主要取决于接收机前端滤波器的带外抑制特性和线性度。
接收邻道选择性是频谱复用系统的核心指标，直接影响多用户共存能力。通过前端滤波优化、数字信号处理和动态增益控制，可在不同场景中实现邻道干扰抑制与系统性能的平衡。
动态范围
接收机动态范围考察的是接收机接收小信号和大信号的能力。反映到器件上就是考察在范围内的线性指标。为了实现这个指标往往结合ADC、数控衰减器、检波器、滤波器、VGA的使用。
高IP3或高线性度放大器，提供高动态范围性能。在依赖矢量调制信号的通信系统中，高线性度放大器可以使失真最小化，这对于实现低误码率至关重要。
可变增益放大器(VGA)能支持宽范围的信号电平。VGA通过增益调节来控制发射信号幅度或调整接收信号幅度，从而适应信号变化。
检波器作为信号检测器件，提供与施加于输入端的RF信号功率成比例的输出电压信号。
RMS功率检波器提供施加于RF输入的实际信号功率的精确rms表示。有线性响应rms检波器，其rms输出是线性响应的直流电压，还有线性dB响应的对数rms检波器，实际RF输入功率每改变1 dB，其输出电压也改变相同的量。这两类rms检波器非常适合不需要快速响应时间的应用，测量复数调制信号（其高波峰因数随时间而变化）的波形无关功率。它们通常用于平均功率监测、发射信号强度指示(TSSI)、接收信号强度指示(RSSI)和自动增益控制(AGC)。
对数检波器（也称为对数放大器）将输入RF信号转换为精确的对数线性直流输出电压。对数检波器提供非常高的动态工作范围。这是利用连续压缩方法实现的，依赖于一系列耦合到检波器的级联限幅放大器，其输出在级联拓扑结构的输出级加总。随着输入功率增加，连续放大器逐渐进入饱和，从而生成对数函数近似值。对数检波器非常适合于高动态范围应用，包括RSSI和RF输入保护。
