信号传输链路的第一级，它的噪声系数特性决定了整个射频电路前端的噪声性能，因此作为高性能射频接收电路的第一级LNA的设计必须满足：（1）较高的线性度以抑制干扰和防止灵敏度下降;（2）足够高的增益，使其可以抑制后续级模块的噪声; （3）与输入输出阻抗的匹配，通常为50;（4）尽可能低的功耗，这是无线通信设备的发展趋势所要求的。

　　InducTIve-degenerate cascode结构是射频LNA设计中使用比较多的结构之一，因为这种结构能够增加LNA的增益，降低噪声系数，同时增加输入级和输出级之间的隔离度，提高稳定性。InducTIve-degenerate cascode结构在输入级MOS管的栅极和源极分别引入两个电感Lg和Ls，通过选择适当的电感值，使得输入回路在电路的工作频率附近产生谐振，从而抵消掉输入阻抗的虚部。由分析可知应用InducTIve-degenerate cascode结构输入阻抗得到一个50的实部，但是这个实部并不是真正的电阻，因而不会产生噪声，所以很适合作为射频LNA的输入极。

　　cascode结构在射频LNA设计中得到广泛应用，但是当工作频率较高时由于不能忽略MOS管的寄生电容Cgd，因而使得整个电路的稳定特性变差。对于单个晶体管可通过在其输入端串联一个小的电阻或在输出端并联一个大的电阻来提高稳定度，但是由于新增加的电阻将使噪声值变坏，因此这一技术不能用于低噪声放大器。

　　文献对cascode结构提出了改进，在图1的基础上通过在M2管的栅极接上一个小值的电感Lg2就可以实现在增益不变的情况下，提高电路的稳定性，同时在M2管的漏极上接一个小值的电阻以调节电压增益如图2（a）所示。（b）所示的是小信号等效电路，其中Z1代表省略部分的等效阻抗，可以看到由于M2 管的寄生电容Cgd2的值比较小，所以对于输出端阻抗而言，Lg2几乎可以忽略。因为放大器的增益等于输出阻抗和输入阻抗值之比，所以增加 Lg2后并没有影响LNA的增益。

　　稳定系数K能快速给出稳定性判别依据，当K》1，《1时，LNA将会无条件稳定。那么由公式（5）和（6）可知，若反向增益S12减小，那么K值将会增大，LNA将会增加稳定性。从图2（b）可以看到，由电感Lg2和MOS管的电容Cgd2组成一个低电阻通路使得从输出端反馈回来的信号流向接地端，从而降低了反向增益S12，提高了LNA的稳定度。

　　现代无线通信设备要求具有更小尺寸，更轻重量，更长的待机时间。这就要求降低射频前端的电源电压，因此低电压、低功耗技术成为迫切需要。由公式（3）可知当输入端处于谐振时Ls=RsCgs/gml，其中Cgs是图1中M1管栅极和源极之间的电容，gml是M1管的跨导。图所示的cascode结构可以获得较小的噪声系数，但是往往需要比较大的漏极电流Id，增大了直流功耗。文献 ［4］中提出了偏置电流复用技术，其基本思想是：为了节省直流功耗，可以将PMOS管和NMOS管串联在直流偏置通路里，对其结构的说明如图3所示。

　　图3（a）所示的单个NMOS器件的宽长比和漏极电流Id都是（b）所示的单个NMOS的两倍，但由于两个NMOS并联，因此（a）和 （b）具有相同的跨导值gm。（c）中的M2是PMOS管，且和（b）中的NMOS管具有相同的宽长比，由于PMOS器件的电子迁移率比NMOS稍低 ［2］，所以gmc=（gml+gm2）m，即其跨导值略低，而它的输入电容和Cgs近似。由（7）式可知（c）电路结构的噪声系数将略增一点，但是由于电流减小了一半，因此在电源电压一定的情况下能够有效降低电路的功耗，有利于低功耗LNA设计。

　　汽车收音机应用环境的特殊性对电路性能具有更高的要求，而射频电路的设计是实现高性能的关键。本文介绍了TDA7513的射频电路设计方法，根据实际设计经验提出了提高射频电路EMC特性和噪声特性的设计方法和措施，并指出了射频电路性能测试的注意要点。射频电路是收音机电路设计的重点和难点，如果射频电路设计不好，收音机的噪限灵敏度和信噪比以及技术指标都会大大下降，甚至只能手动收到很少的几个广播电台，自动搜索电台功能失效。从收音机天线端的广播信号场强来看，信号的动态范围非常大，尤其是汽车收音机所处的环境变化快而大。

　　收音机射频电路通常很难集成进IC 中，一般由分离元件组成前置低噪声放大器（LNA）和谐振带通滤波器。汽车收音机射频电路的作用从时域上看是要将微弱的广播信号放大，通过自动增益控制电路（AGC）为后级混频器提供稳定的载波信号强度；从频域上看，它要跟踪所选择的电台信号，滤除掉干扰信号如镜像频率（》60dB抑制）和本振频率，改善射频信号质量。

　　图1是我们设计的汽车收音机射频电路方框图，它由天线滤波器和射频低噪声放大器以及谐振带通滤波器组成。该款汽车收音机的设计目标是噪限灵敏度为 0dBu（30dB S/N）、音频信噪比64dB、自动搜索灵敏度小于10dBu，具有较强的抗邻频道干扰和干扰信号能力，实现MCU全自动调整功能。

　　图2是汽车收音机TDA7513的FM收音机部分射频前端电原理图。C31、C32、D2（1SV172）、 C44组成调频波段天线是VHF~UHF频段天线信号衰减器，它是电流控制型元件，随着电流的增大其阻抗减小。它受控于后级 FM宽带AGC和窄带AGC合成产生的FMAGC电流，起控点为天线、C45组成天线MHz左右。该天线滤波器可以人工用无感调批调节射频线，也可以通过MCU调节变容二极管V2，从而实现自动调整功能。

　　Q2（3SK126）、C38、R15、R20、C46、R21、C47、C41、R17组成低噪声射频放大器，增益为30dB。本设计中选用N沟道场效应管3SK126作射频放大器具有输入阻抗高、增益高和噪声低的优点，而且是电压控制型器件，设计简单。Q2受控于后级FM宽带 AGC和窄带AGC合成产生的FMAGC电压，起控点为天线组成RF谐振带通滤波器，带宽为8MHz左右，T3为FM RF变压器。该带通滤波器同样可以人工用无感调批调节T3，也可以通过MCU自动调节变容二极管V1。接收机的接收极限是由接收机自身噪声性能决定的，所以在收音机的射频电路中要求尽量选用低噪声元件。

　　高频RFID频率是13.56MHz的，以最常用的RC500为例，射频输出两个脚TX1，TX2，接收一个脚RX，另外一个是RX的偏置电压 VMID，让RX信号偏置到1/2电源电压位置，保证接收性能最好。TX1和TX2输出13.56MHz的方波，分别通过 L200、C213和L201、C212来实现把方波谐振，升压，同时把的谐波去掉，一般建议L200或者L201用定值电感，如1uH或者 2.2uH，这个质量比较重要，我一般采用创易销售的sagami电容，1uH。调节C212和C213（默认可以先用150pF的，之后10pF附近调节），使C212、C213两端电压最大（不用太准），峰峰值能够达到50V，一般建议在30V以上即可，这个视需求定，太高，电流会过大。

　　C214与天线MHz谐振，天线尽可能面积大一些，比如1平方分米，距离非常好，圈数就1，2圈，若面积比较小，则圈数稍微多一些，比如6平方厘米，那么圈数就要6圈，线圈的中心可以接地，这样是为了提高抗静电能力。调节C214让C214两点峰峰值最大，一般能达到30V以上，注意调试的时候，一定要把最终的环境考虑进取，而不是单独的调试天线，环境包括卡，外壳，金属件等，尤其是卡和金属件，对天线的性能影响很大，可以理解为降低了天线的电感量。当调试好天线的谐振之后，前面的升压谐振有一定的变化，再一次调试一下，通过这样，一般都能调试出比较满意的效果。注意电压不要调的太高，一是耗电过大，二是因为Q值过高，导致频带过窄，接收反而受影响，这个时候适当降低一下电压，三是电容发热过高，一般建议电容用 0805封装的为好。RFID的信号发射是调制在TX输出的13.56MHz载波上，卡从载波上获取能量当作电源，同时根据调制在载波上的信号进行命令的处理，当RC500接收的时候，RC500继续输出载波，卡端通过对天线不停的短路，断路来影响载波的幅度，这个就是出名的载波调制技术，为了让接收灵敏度提高，一般采用副载波负载调试技术，也就是说，卡端先对 13.56MHz/32=423.75K的信号进行调制，之后用423.75KHz再去调制RC500辐射的载波，这个423.75KHz有点类似中频信号，对提高信号的灵敏度有好处。

　　无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成的网络。它是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作的方式感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络所有者。无线传感器网络主要实现了数据的采集、处理和传输三种功能。传感器网络节点一般受到工作环境的影响，功耗问题是要首先考虑的。考虑到低功耗要求的设计，节点设备的主控MCU选择 CC430F5137，利用它内置的射频通信模块进行射频通信。由于其低功耗的特点可采用电池供电。软件部分利用CC1101的无线唤醒功能，能史好地降低系统功耗。

　　无线传感器网络中可以挂接多个节点设备，而每个节点设备的地址必须唯一。本文设计的节点设备采用拨码开关来设置每个节点设备的地址，确保每个节点都有一个唯一的地址。通过SPI接口或I2C总线接入传感器器件，可以灵活地接入不同型号的传感器器件，以达到测试不同物理量的要求。节点的系统结构如图1所示。

　　CC430F5137的供电电压范围为1.8～3.6 V，选程度用两节7号电池来提供3 V的直流电压。配合软件的设置可以最大程度地降低功耗。系统的关键部分是射频发送利用一个射频的天线模块，可以保证射频通信的稳定性，此无线模块由芯片的 RF_N和RF_P两个引脚接入。另外根据射频发送的需要，接入一个26 MHz晶振。CC430F5137的P1.5、P1.6、P1.7引脚可以用于串口通信和SPI通信，使用这三个引脚作为串口调试，另外P1.1、P1.2、P1.3引脚可以用于SPI和I2C总线通。