說起基帶和射頻,相信大家都不陌生。它們是通信行業(yè)里的兩個常見概念,經常出現(xiàn)在我們面前。
不過,越是常見的概念,網上的資料就越混亂,錯誤也就越多。這些錯誤給很多初學者帶來了困擾,甚至形成了長期的錯誤認知。
現(xiàn)在都流行“端到端”,我們就以手機通話為例,觀察信號從手機到基站的整個過程,來看看基帶和射頻到底是干什么用的。
當手機通話接通后,人的聲音會通過手機麥克風拾音,變成電信號。這個電信號,是模擬信號,我們也可以稱之為原始信號。
聲波(機械波)轉換成電信號此時,我們的第一個主角——基帶,開始登場。
基帶,英文叫Baseband,基本頻帶。
基本頻帶是指一段特殊的頻率帶寬,也就是頻率范圍在零頻附近(從直流到幾百KHz)的這段帶寬。處于這個頻帶的信號,我們成為基帶信號?;鶐盘柺亲睢盎A”的信號。
現(xiàn)實生活中我們經常提到的基帶,更多是指手機的基帶芯片、電路,或者基站的基帶處理單元(也就是我們常說的BBU)。
回到我們剛才所說的語音模擬信號。
對于日常使用的射頻模塊,通常由五個部分組成:射頻、基帶、電源管理、外設、軟件,本文主要針對基帶和射頻部分的關系和區(qū)別進行相關介紹。
射頻部分主要作用為將基帶處理后的信號發(fā)射出去,或者將外部的信號接收并傳遞給基帶信號。而基帶一般是信息處理的部分,負責將信號處理后傳遞給射頻部分,或者處理來自射頻部分接收回來的信號,總的來說,射頻芯片負責射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大。
基帶芯片負責信號處理和協(xié)議處理?;鶐酒梢哉J為是包括調制解調器,但不止于調制解調器,還包括信道編解碼、信源編解碼,以及一些信令處理。而射頻芯片,則可看做是最簡單的基帶調制信號的上變頻和下變頻。所謂調制,就是把需要傳輸?shù)男盘?,通過一定的規(guī)則調制到載波上面然后通過無線收發(fā)器發(fā)送出去,解調就是相反的過程,如下圖所示為semtech基帶芯片SX1302的內部結構。
由圖可知射頻前端芯片通過SPI與基帶芯片進行信號交互,基帶芯片再通過SPI端口與用戶外部設備進行交互。
射頻芯片指的就是將無線電信號通信轉換成一定的無線電信號波形,并通過天線諧振發(fā)送出去的一個電子元器件,它包括功率放大器、低噪聲放大器和天線開關。射頻芯片架構包括接收通道和發(fā)射通道兩大部分,接收時,天線把基站發(fā)送來電磁波轉為微弱交流電流信號經濾波,高頻放大后,送入中頻內進行解調,得到接收基帶信息。
發(fā)射電路由中頻內部的發(fā)射調制器、發(fā)射鑒相器;發(fā)射壓控振蕩器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、發(fā)射互感器等電路組成。在發(fā)射時,從基帶過來的信號通過調制;調制信號經過PLL處理后得到所需頻率的射頻信號,但是這個信號很微弱,需要通過功率放大器(PA)進行功率放大;放大后的信號經過濾波器進行濾波后通過天線發(fā)射出去。由于PLL受振蕩源影響很大,所以對外部晶振的頻偏要求很高,目前有源晶振的頻率準確率可達到1-0.5PPM以內,可以為PLL提供極其精準的振蕩源。
對于接收部分,射頻信號通過天線接收,并轉換為電信號,接下來通過低噪聲放大器進行信號放大,放大后的信號通過解調器進行解調后分離為基帶信號和射頻信號,然后將解調的信號進一步處理即可得到所需的信號,在接收過程中,低噪聲放大器發(fā)揮著不可或缺的作用,其很大程度上影響了整個系統(tǒng)的接收靈敏度。