接收機結(jié)構(gòu)-課件

2.1接收機結(jié)構(gòu)

接收機基本上是由放大器、濾波器、混頻器等部件將模擬輸入信號放大、濾波并進行若干次頻率搬移或變換，再通過ADC采樣，送計算機或DSP作進一步處理。根據(jù)ADC采樣處的信號頻率、接收機的變頻次數(shù)等因素將接收機結(jié)構(gòu)劃分為：

基帶采樣：包括超外差結(jié)構(gòu)、直接下變頻(零中頻)結(jié)構(gòu)、鏡像頻率抑制結(jié)構(gòu)、低中頻結(jié)構(gòu)等。

中頻采樣：窄帶中頻和寬帶中頻帶通采樣

射頻直接采樣：全寬開低通采樣、射頻直接帶通采樣。此外根據(jù)ADC采樣頻率和信號帶寬的關系又分為：

帶通采樣：采樣頻率取低通采樣：大于Nyquist采樣率進行采樣

1ppt課件原理框圖2.2超外差結(jié)構(gòu)接收機1、RF信號經(jīng)帶通濾波器濾除帶外干擾2、低噪聲放大器LNA放大，以減少后級電路噪聲的影響。3、LNA的輸出經(jīng)鏡頻抑制濾波器濾除鏡頻信號(鏡頻抑制)4、送入混頻器輸入端與頻率可調(diào)諧的本振信號混頻，變頻到固定中頻5、中頻信號經(jīng)過高Q值的選擇濾波器、放大器處理后送入第二級變頻器，與固定頻率的兩路正交本振信號混頻，產(chǎn)生同相和正交兩路信號輸出，再經(jīng)低通濾波后得到兩路基帶6、在基帶內(nèi)完成低通濾波、相位補償、均衡、數(shù)字化等處理工作。其中變頻級多采用一次變頻或二次變頻方案。(混頻器與變頻器得區(qū)別？)

2ppt課件系統(tǒng)中各信號的頻譜關系如下圖2.2超外差結(jié)構(gòu)接收機3ppt課件超外差結(jié)構(gòu)接收機特點2.2超外差結(jié)構(gòu)接收機優(yōu)點：1、靠中頻濾波器來選擇信道，信道的選擇性指標做得很高2、系統(tǒng)總增益分配到高頻、中頻及基帶三個頻段上，高增益放大容易3、在較低的固定中頻上解調(diào)或A/D變換比較容易4、靈敏度和選擇性之間的矛盾容易緩解不足：1、混頻器的存在，組合干擾頻率較多2、由鏡像頻率信號所引起的鏡像干擾很大3、為了提高接收機的選擇性，使用多個高Q值的帶通濾波器，不便集成，使用的模擬器件較多，電路結(jié)構(gòu)復雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性差4、較多的窄帶濾波器，引入的幅度和相位畸變很大，影響后處理的質(zhì)量5、濾波器的中心頻率和帶寬通常是固定的，靈活性差必須反復考慮系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和電路形式，仔細選擇中頻頻率。4ppt課件原理框圖2.3零中頻結(jié)構(gòu)

零中頻結(jié)構(gòu)又稱直接變換接收機結(jié)構(gòu)。來自天線的RF信號，經(jīng)RF帶通濾波器選擇出有用信號后送入LNA放大，然后送入正交混頻器，與可調(diào)頻率的兩路本振信號混頻，直接產(chǎn)生正交、同相兩路信號輸出，并分別經(jīng)低通濾波后送到ADC。5ppt課件系統(tǒng)中各信號的頻譜關系如圖2.3零中頻結(jié)構(gòu)特點：1、中頻為零，就不存在鏡頻干擾。2、射頻鏈路中只包含高頻低噪聲放大器和混頻器，增益不高，易于滿足線性動態(tài)范圍的要求。3、接收通路中，混頻之后可以用模擬低通濾波器或數(shù)字濾波器來實現(xiàn)，易于集成?？衫每删幊痰牡屯V波器來兼容多種通信標準，適應性好。4、信號的放大、處理主要在基帶進行，對ADC的要求不高，容易實現(xiàn)，降低了設備的復雜度

6ppt課件問題：零中頻結(jié)構(gòu)存在著許多在超外差接收機結(jié)構(gòu)中沒有的或不甚嚴重的問題，如直流偏移、偶次諧波失失真、I/Q通道不平衡、閃爍噪聲等問題2.3零中頻結(jié)構(gòu)1、直流偏移：是零中頻特有的一種干擾，由自混頻引起1)泄漏的本振信號從天線回到射頻放大器，在混頻器的射頻中與本振信號差拍為直流。2)部分從天線而來的強干擾信號泄漏到混頻器的本振端口，與混頻器射頻端的同樣的強干擾信號混頻為直流。這些直流分量疊加在基帶信號之上，而且其電平往往較大，甚至大到使后級的低頻放大器飽和，無法放大信號。7ppt課件2.3零中頻結(jié)構(gòu)2、偶次諧波失真：

假設任意兩個強信號f1,f2，若它們的頻率非常接近，LNA的偶次畸變會產(chǎn)生一個低頻分量|f1-f2|。若混頻器的RF和LO端的隔離度不理想，則該低頻分量直接通過混頻器，落在信號頻段或相鄰的信道上，惡化信號失真比，加重了后續(xù)濾波電路的負擔。故在零中頻接收機中必須研究用二階截點來表征的二階非線性。而一般RF接收機僅僅對奇次諧波互調(diào)比較敏感。因為在放大器中，只有奇次互調(diào)才可能產(chǎn)生與輸入信號頻率相同或相近的雜散分量。8ppt課件2.3零中頻結(jié)構(gòu)3、I/Q通道不平衡I/Q通道的必要性：實際中被調(diào)制信號用同相分量I和正交分量Q表述。在零中頻結(jié)構(gòu)中，要實現(xiàn)正交下變頻，就需要對RF信號或本振信號移相90o。實際對本振信號移相，產(chǎn)生兩路正交本振信號。問題是實際中的移相器和I、Q支路并不是理想的，總會有幅度和相位誤差，被稱為I/Q不平衡，從而產(chǎn)生I、Q通道間的交調(diào)(crosstalk)，引起成對回波，惡化了信噪比和最佳探測條件。4、閃爍噪聲：主要增益放在基帶級，因此輸入的相關噪聲（如可變增益放大器VGA，濾波器，ADC等基帶處理）是主要的。特別是，下變頻后的信號以零頻為中心，有源器件的閃爍噪聲對信號有極大的影響9ppt課件原理框圖：IF比零中頻稍高一些。優(yōu)點：除了零中頻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點外，還消除了直流漂移問題和閃爍噪聲的干擾。不足：除了偶次諧波失真、I/Q通道不平衡之外，鏡頻抑制非常困難。2.4低中頻結(jié)構(gòu)10ppt課件用抵消的方式解決超外差接收機中的鏡頻抑制問題。設射頻輸入為信號加干擾：

2.5鏡像頻率抑制結(jié)構(gòu)：Hartley結(jié)構(gòu)則A點、B點信號分別為

不需要鏡頻抑制濾波器。但要求兩條支路的幅相特性必須完全一致、兩路本振必須正交。否則無法抵消鏡頻。

在理想條件下，C點信號為

11ppt課件用正交混頻器代替Hartley中的90度移相器。由于第二個混頻器輸出的中頻不是零，也就可能存在鏡頻干擾的問題。為消除此問題，一混后的低通濾波器可改為帶通濾波器，以濾出鏡頻信號?；蛘哌x用

2.5鏡像頻率抑制結(jié)構(gòu)：Weaver

結(jié)構(gòu)解決了移相器問題，但依然存在兩條支路幅相不平衡等問題12ppt課件若B略大于Bs，則稱為窄帶中頻采樣。缺點：模擬部分多；中頻帶寬較窄，對信號的適應性和可擴展性不足；本振信號的頻率步進(分辨率)一旦確定，對信道間隔的適應能力就變差；存在噪聲混疊的影響。優(yōu)點：變頻次數(shù)少；數(shù)據(jù)處理靈活；ADC容易。若B遠大于Bs，則稱為寬帶中頻采樣。優(yōu)點：模擬電路帶寬寬，濾波器簡單；適應性和可擴展性增強；幅相畸變??；延時?。豢赏瑫r容納多個信道的信號；大步進本振。缺點：對射頻前端及ADC要求高；存在噪聲混疊的影響。2.6中頻帶通采樣結(jié)構(gòu)設信號中心頻率為，帶寬為，系統(tǒng)處理帶寬為B當滿足時，采樣頻率可以為，13ppt課件射頻全寬開低通采樣結(jié)構(gòu)2.7射頻采樣結(jié)構(gòu)是理想的軟件無線電結(jié)構(gòu)。設r為前置超寬帶濾波器的矩形系數(shù)。優(yōu)點：模擬射頻部分最少,有最好的靈活性。缺點：射頻前端困難；動態(tài)范圍?。幌鄬Φ椭蓄l而言，孔徑抖動的影響大。射頻寬帶直接帶通采樣結(jié)構(gòu)優(yōu)點：ADC較為容易；信噪比、動態(tài)范圍易滿足要求。缺點：存在采樣盲區(qū)，多個采樣頻率外，采樣時鐘的產(chǎn)生比較困難。14ppt課件超外差結(jié)構(gòu)、直接下變頻(零中頻)結(jié)構(gòu)、鏡像頻率抑制結(jié)構(gòu)、低中頻結(jié)構(gòu)等一般屬于基帶采樣結(jié)構(gòu)。其特點一般是接收機進行一次或一次以上的變頻，ADC前的