接收機(jī)結(jié)構(gòu)-課件

2.1接收機(jī)結(jié)構(gòu)

接收機(jī)基本上是由放大器、濾波器、混頻器等部件將模擬輸入信號(hào)放大、濾波并進(jìn)行若干次頻率搬移或變換，再通過(guò)ADC采樣，送計(jì)算機(jī)或DSP作進(jìn)一步處理。根據(jù)ADC采樣處的信號(hào)頻率、接收機(jī)的變頻次數(shù)等因素將接收機(jī)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(kāi)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(hào)帶寬的關(guān)系又分為：

帶通采樣：采樣頻率取低通采樣：大于Nyquist采樣率進(jìn)行采樣

1ppt課件原理框圖2.2超外差結(jié)構(gòu)接收機(jī)1、RF信號(hào)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(jí)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(hào)(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(hào)混頻，變頻到固定中頻5、中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)高Q值的選擇濾波器、放大器處理后送入第二級(jí)變頻器，與固定頻率的兩路正交本振信號(hào)混頻，產(chǎn)生同相和正交兩路信號(hào)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(bǔ)償、均衡、數(shù)字化等處理工作。其中變頻級(jí)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(hào)的頻譜關(guān)系如下圖2.2超外差結(jié)構(gòu)接收機(jī)3ppt課件超外差結(jié)構(gòu)接收機(jī)特點(diǎn)2.2超外差結(jié)構(gòu)接收機(jī)優(yōu)點(diǎn)：1、靠中頻濾波器來(lái)選擇信道，信道的選擇性指標(biāo)做得很高2、系統(tǒng)總增益分配到高頻、中頻及基帶三個(gè)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(hào)所引起的鏡像干擾很大3、為了提高接收機(jī)的選擇性，使用多個(gè)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(fù)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(fù)考慮系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和電路形式，仔細(xì)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(jī)結(jié)構(gòu)。來(lái)自天線的RF信號(hào)，經(jīng)RF帶通濾波器選擇出有用信號(hào)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(hào)混頻，直接產(chǎn)生正交、同相兩路信號(hào)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(hào)的頻譜關(guān)系如圖2.3零中頻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)，易于集成?？衫每删幊痰牡屯V波器來(lái)兼容多種通信標(biāo)準(zhǔn)，適應(yīng)性好。4、信號(hào)的放大、處理主要在基帶進(jìn)行，對(duì)ADC的要求不高，容易實(shí)現(xiàn)，降低了設(shè)備的復(fù)雜度

6ppt課件問(wèn)題：零中頻結(jié)構(gòu)存在著許多在超外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)中沒(méi)有的或不甚嚴(yán)重的問(wèn)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(wèn)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(hào)從天線回到射頻放大器，在混頻器的射頻中與本振信號(hào)差拍為直流。2)部分從天線而來(lái)的強(qiáng)干擾信號(hào)泄漏到混頻器的本振端口，與混頻器射頻端的同樣的強(qiáng)干擾信號(hào)混頻為直流。這些直流分量疊加在基帶信號(hào)之上，而且其電平往往較大，甚至大到使后級(jí)的低頻放大器飽和，無(wú)法放大信號(hào)。7ppt課件2.3零中頻結(jié)構(gòu)2、偶次諧波失真：

假設(shè)任意兩個(gè)強(qiáng)信號(hào)f1,f2，若它們的頻率非常接近，LNA的偶次畸變會(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(guò)混頻器，落在信號(hào)頻段或相鄰的信道上，惡化信號(hào)失真比，加重了后續(xù)濾波電路的負(fù)擔(dān)。故在零中頻接收機(jī)中必須研究用二階截點(diǎn)來(lái)表征的二階非線性。而一般RF接收機(jī)僅僅對(duì)奇次諧波互調(diào)比較敏感。因?yàn)樵诜糯笃髦校挥衅娲位フ{(diào)才可能產(chǎn)生與輸入信號(hào)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(shí)際中被調(diào)制信號(hào)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(shí)現(xiàn)正交下變頻，就需要對(duì)RF信號(hào)或本振信號(hào)移相90o。實(shí)際對(duì)本振信號(hào)移相，產(chǎn)生兩路正交本振信號(hào)。問(wèn)題是實(shí)際中的移相器和I、Q支路并不是理想的，總會(huì)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(duì)回波，惡化了信噪比和最佳探測(cè)條件。4、閃爍噪聲：主要增益放在基帶級(jí)，因此輸入的相關(guān)噪聲（如可變?cè)鲆娣糯笃鱒GA，濾波器，ADC等基帶處理）是主要的。特別是，下變頻后的信號(hào)以零頻為中心，有源器件的閃爍噪聲對(duì)信號(hào)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(diǎn)：除了零中頻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)外，還消除了直流漂移問(wèn)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(jī)中的鏡頻抑制問(wèn)題。設(shè)射頻輸入為信號(hào)加干擾：

2.5鏡像頻率抑制結(jié)構(gòu)：Hartley結(jié)構(gòu)則A點(diǎn)、B點(diǎn)信號(hào)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(wú)法抵消鏡頻。

在理想條件下，C點(diǎn)信號(hào)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(gè)混頻器輸出的中頻不是零，也就可能存在鏡頻干擾的問(wèn)題。為消除此問(wèn)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(hào)?；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(wèn)題，但依然存在兩條支路幅相不平衡等問(wèn)題12ppt課件若B略大于Bs，則稱為窄帶中頻采樣。缺點(diǎn)：模擬部分多；中頻帶寬較窄，對(duì)信號(hào)的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性不足；本振信號(hào)的頻率步進(jìn)(分辨率)一旦確定，對(duì)信道間隔的適應(yīng)能力就變差；存在噪聲混疊的影響。優(yōu)點(diǎn)：變頻次數(shù)少；數(shù)據(jù)處理靈活；ADC容易。若B遠(yuǎn)大于Bs，則稱為寬帶中頻采樣。優(yōu)點(diǎn)：模擬電路帶寬寬，濾波器簡(jiǎn)單；適應(yīng)性和可擴(kuò)展性增強(qiáng)；幅相畸變??；延時(shí)??；可同時(shí)容納多個(gè)信道的信號(hào)；大步進(jìn)本振。缺點(diǎn)：對(duì)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(shè)信號(hào)中心頻率為，帶寬為，系統(tǒng)處理帶寬為B當(dāng)滿足時(shí)，采樣頻率可以為，13ppt課件射頻全寬開(kāi)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(wú)線電結(jié)構(gòu)。設(shè)r為前置超寬帶濾波器的矩形系數(shù)。優(yōu)點(diǎn)：模擬射頻部分最少,有最好的靈活性。缺點(diǎn)：射頻前端困難；動(dòng)態(tài)范圍?。幌鄬?duì)低中頻而言，孔徑抖動(dòng)的影響大。射頻寬帶直接帶通采樣結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：ADC較為容易；信噪比、動(dòng)態(tài)范圍易滿足要求。缺點(diǎn)：存在采樣盲區(qū)，多個(gè)采樣頻率外，采樣時(shí)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(diǎn)一般是接收機(jī)進(jìn)行一次或一次以上的變頻，ADC前的