收发机结构.ppt

射频微电子学 频带与信道的区别 频带（频段）：指一个特定标准的用户允许进行通信的整个频谱范围（例如GSM上行频带: 890 ~ 915MHz（移动台发、基站收）下行频带: 935 ~ 960MHz（移动台收、基站发） ）。 信道：指系统中仅一个用户的带宽（例 如，GSM中为200kHz） 经常使用术语“带宽选择”和“信道选择”来分别表示抑制带外干扰和抑制信道外干扰（通常是带内的）的操作 举例： 信道选择困难 对于GSM系统 高Q值的滤波器难以实现 收发机中混频的数学分析 发射和接收过程中的频率搬移都用混频来实现 混频的时域分析 输入信号与本地振荡信号(Local Oscillator)在时域相乘： 例如: 输入信号x(t)=ARFcos(wRFt)， 载波c(t)=ALOcos(wLOt) 混频： 收发机中混频的数学分析 混频的频域分析 实信号的Fourier 变换，总是得到双边谱：正负频率分量同时存在，且互为共轭，即 正、余弦信号 但是复信号可能只存在单边频率分量，例如 混频：时域相乘= 频域卷积= 频谱搬移 对于上变频：基带 → 射频 下变频:射频 → 中频/基带 收发机中混频的数学分析 混频的频域分析 实信号的Fourier 变换，总是得到双边谱：正负频率分量同时存在，且互为共轭，即 正、余弦信号 但是复信号可能只存在单边频率分量，例如 下变频:射频 → 中频/基带 复习 射频发射级的基本组成及完成的功能 射频接收级的基本组成及完成的功能 设计接收机和发射机的射频部分时应解决的关键问题 收发机中混频的数学分析 超外差接收机各级功能 本次课内容 超外差式接收机存在的主要问题 两次变频超外差式接收机 零中频接收机结构以及存在的主要问题 低中频接收机结构以及存在的主要问题 其它接收机结构 超外差式接收机频谱转换图：镜像信号问题 镜频对下变频的影响 超外差式接收机存在的主要问题 镜像信号问题 镜像信号与本地振荡信号混频后所产生的信号经中频滤波后，也位于中频频率fIF 处。该信号叠加在有用中频信号上，直接对有用中频信号造成干扰，并且不可被清除 镜像信号的能量大小是不可预知的，在比较差的接收环境中，镜像信号的能量可能比有用信号的能量高几十分贝 超外差式接收机存在的主要问题 方案之一：下变频前抑制镜像信号（滤波器） 带通滤波器，通带中心频率与有用信号频率相同，而镜像频率位于阻带范围内，阻带衰减率就是对镜像信号的抑制率 在恶劣接收环境中镜像信号的抑制率要达到60-70dB 高的品质因子（50甚至更高）、很高的阶数（甚至到6阶），难以集成 超外差式接收机存在的主要问题 中频频率的选择 为了减轻对镜像抑制滤波器的要求，可以将固定中频频率提高，以加大镜像信号与有用信号之间的频率间隔，减缓对滤波器抑制率的要求 中频频率提高后，后续处理模块（如模数变换器）的工作频率就提高了，后续模块的设计将变得比较困难 可以通过增加一级或者多级下 变频器将信号的频率进一步降低（二次变频超外差式接收机），但这会增加电路规模和片外元件数目，提高系统成本 两次变频超外差式接收机 两次变频的结构 一次变频的超外差结构IF的选择过低，则镜频抑制困难，如果过高，信道选择又很困难（高Q值） 这个问题可以通过两次下变频来解决（以增加成本和体积为代价） 两次变频接收机各节点的频谱 两次变频接收机举例：小灵通 PHS系统采用1.9GHz频段的微蜂窝技术。 工作频率为：1895～1918.1MHz， 带宽共23.1MHz。 频道间隔300KHz。 故系统载频数为77个。 小灵通接收发机芯片架构 超外差式接收机 零中频接收机结构 在零中频接收机中，有用信号被直接下变频到基带。这样，镜像信号是有用信号本身，可以减轻对镜像抑制的要求，但是并没有消除镜像抑制问题。若射频信号仅和一个正弦本地振荡信号进行混频，则下变频后信号的上下边带将叠加到一起，成为不可分离的，会影响接收机的性能 零中频结构：正交下变频结构 零中频结构存在的问题：I、Q支路不匹配 I、Q两个支路存在幅度和相位不匹配，使得输入到基带处理电路的I、Q两路信号存在幅度和相位偏差，这时基带处理电路并不能完全抑制镜像信号，降低了接收机的性能。 镜像信号就是有用信号本身，它们具有相同的能量，接收机对镜像抑制的要求不像超外差结构那么高，但高性能的零中频接收机仍然需要25dB以上的镜像抑制率，这就对I、Q支路的