东南大学射频讲议——收发信机——【射频精华】
射频通信电路：第四讲 射频收发机结构
"I"
LO LO +900
"Q"
ADC &
DSP
Baseband Filter
RF
f
IF
f
0
f
一般情况LO高于信号，形成“超”外差
具有高灵敏度、高选择性等优点
部分滤波器无法集成，需要片外原件
超外差优点-高选择性
滤波器Q值定义：Q=
高Q值高，滤波器越难实现 高Q值滤波器很难实现中心频率可调
GSM通信系统
Channel Select Filter I
LO LO -900
PGA Q Q-900 Q’
ADC &
DSP
I (t) =
ARF 2
Cos (ωRF
− ωLO ) t +
AIM 2
Cos (ωLO
− ωIM
目前世界上99％的无线电收音机、电视、卫星 地面站等都利用超外差结构实现
核心思想：将接收到的射频不失真的降低为一 个固定的中频，使得处理频率降低，但频谱结 构不变
超外差接收机工作原理
RF
Mixer
VGA
IF
LNA
Band Select Filter
Image Rejection
Filter
LO Channel Select Filter
波器效果易实现，提高对镜像信号的抑制
但是中频提高后，对中频信道滤波器Q值要求提高、 中频放大器高增益稳定性设计难度增大
超外差接收机中频选择需要折中考虑灵敏度和选择性
二次变频接收机
射频滤波器 I 中频 滤波器 II 中频 滤波器
第一级中频采用高中频，以提高镜象抑制 第二级中频采用低中频，提高信道选择性，降低相
GSM手机射频射频收、发机介绍
在手机接收机电路中,主要有以下几个不同的功能电路，组合而成。 接收天线(ANT)：作用是将高频电磁波转化为高频信号电流。 双工滤波器：作用是将接收射频信号与发射射频信号分离,以防止强的发射信号对接收机造成 影响。双工滤波器包含一个接收滤波器和一个发射滤波器,它们都是带通射频滤波器。
天线开关：作用同双工滤波器，由于GSM手机使用了TDMA技术,接收机与发射机间歇工作, 天线开关在逻辑电路的控制下,在适当的时隙内接向接收机或发射机通道。
x1 x(dB) 10 lg( ) x2
dBm 表示dB毫瓦，是绝对功率单位
p x(dBm ) 10 lg( ) 1mW
2.GSM频谱规划 GSM工作在850MHz、 900MHz频段、1800MHz、1900MHz频段， 具体频谱划分如下表
GSM850 上 行 下 行 绝 对 频 道 收 发 间 隔 824~849MHz 869~894MHz 128~251 45MHz
射频滤波器：是一个带通滤波器,只允许接收频段的射频信号进入接收机电路。 低噪声放大器(LNA): 作用是将天线接收到的微弱的射频信号进行放大,以满足混频器对输入 信号幅度的需要,提高接收机的信噪比。 混频器(MIx):是一个频谱搬移电路,它将包含接收信息的射频信号转化为一个固定频率的包含 接收信息的中频信号。它是接收机的核心电路。 中频滤波器:中频滤波器在电路中只允许中频信号通过,它在接收机中的作用比较重要。中频 滤波器防止邻近信道的干扰,提高邻近信道的选择性。 中频放大器:中频放大器主要是提高接收机的增益，接收机的整个增益主要来自中频放大。 射频VCO:在不同的手机电路中的英文缩写不同,常见的有RXVCO(诺基亚、爱立信及其他部 分手机常见)、PFVCO(三星手机常见)、UHFVCO(诺基亚手机常见)、MAINVCO(摩托罗拉手 机常见)等。它给接收机提供第一本机振荡信号；给发射上变频器提供本机振荡信号,得到最 终发射信号；给发射交换模块提供信号,经处理得到发射参考中频信号。 中频VCO:通常被称为IFVCO或VHFVCO,若接收有第二混频器的话,给接收机的第二混频器提 供本机振荡信。在一些手机电路中,给RXI/Q解调电路提供参考振荡信号。 语音处理部分:语音处理部分包含几个方面,首先RXI/Q信号在逻辑电路中进行GSMK解调,然 后进行解密、去分间插入等处理,然后将这个信号进行PCM解码,还原出模拟的话音信号
零中频射频接收机技术
成，而受到广泛的重视。图 ２为零中 频率相同，如果混频器的本振口与 端产生严重的失真。
频接收机结构框图。其结构较超外 射频口之间的隔离性能不好，本振
偶次失真的解决方法是在低噪
差接收机简单许多。接收到的射频 信号就很容易从混频器的射频口输 放和混频器中使用全差分结构以抵
信号经滤波器和低噪声放大器放大 出，再通过低噪声放大器泄漏到天 消偶次失真。
为高Ｑ值带通滤波器，它们只能在片 略。这样一方面取消了外部元件，有
偶次失真的另一种表现形式是，
外实现，从而增大了接收机的成本 利于系统的单片集成，降低成本。另 射频信号的二次谐波与本振输出的
和尺寸。目前，要利用集成电路制造 一方面系统所需的电路模块及外部 二次谐波混频后，被下变频到基带
工艺将这两个滤波器与其它射频电 节点数减少，降低了接收机所需的 上，与基带信号重叠，造成干扰，变
片上的低通滤
典型的射频接收机仅对奇次互
图３ 零中频本振泄漏示意图
波器和可变增 调的影响较为敏感。在零中频结构 益 放 大 器 完 中，偶次互调失真同样会给接收机
成。
带来问题。如图 ４ 所示，假设在所需
零中频接 信道的附近存在两个很强的干扰信
收机最吸引人 号，ＬＮＡ 存在偶次失真，其特性为
图４ 强干扰信号在偶次失真下产生的干扰
图２ 零中频接收机结构框图
2004.7
69
Ｃ
通信与计算机
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ＆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ
基带信号，而 差很大，一般本振频率都落在前级
信道选择和增 滤波器的频带以外。
益调整在基带
偶次失真（ Ｅ ｖ ｅ ｎ － Ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ
上进行，由芯 Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）
射频技术的工作原理
射频技术的工作原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊射频技术的工作原理。
这玩意儿啊，就像是一个神奇的魔法盒子，里面藏着好多奥秘呢！你看啊，射频技术就好比是一场音乐会。
射频信号就像是那美妙的音乐旋律，在空气中欢快地跳跃着。
而天线呢，就是那个把音乐传出去的大喇叭，让这旋律能传播得更远更广。
想象一下，射频信号就是一个个小小的音符，它们有着自己独特的频率和节奏。
这些音符们在各种电子设备里跑来跑去，传递着各种信息。
就好像我们说话一样，把我们的想法通过声音传递给别人。
那射频技术到底是怎么工作的呢？简单来说，就是发送端发出射频信号，通过天线发射出去，然后接收端的天线接收到这些信号，再进行处理和解读。
这就像是我们寄信一样，把信写好装进信封，通过邮局寄出去，对方收到信后再拆开来看。
比如说我们的手机吧，手机里的射频模块就像是一个勤劳的小邮差，不停地收发着各种信息。
当我们打电话的时候，它就把我们的声音转换成射频信号发送出去，对方的手机接收到信号后再还原成声音。
是不是很神奇呢？再来说说那些无线设备，比如无线路由器。
它也是通过射频技术来工作的呀。
它不停地向外发送着无线网络信号，就像是一个热情的主人在招呼着大家快来连接。
那射频技术为啥这么厉害呢？这可多亏了它的一些特点呢！它可以远距离传输信息，而且速度还挺快。
这就好比是一个长跑健将，能快速地把东西送到目的地。
而且啊，射频技术还很灵活呢！它可以在不同的频率上工作，就像一个多才多艺的艺人，能表演各种不同风格的节目。
射频技术在我们的生活中可真是无处不在啊！从手机到电视，从无线网络到智能设备，哪里都有它的身影。
它就像是我们生活中的隐形助手，默默地为我们服务着。
所以啊，可别小看了这射频技术。
它虽然看不见摸不着，但却在悄悄地改变着我们的生活呢！我们能享受到这么多便捷的科技产品，可都多亏了它呀！怎么样，是不是对射频技术有了更深的了解呢？是不是觉得它很神奇呢？嘿嘿！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
东南大学射频讲义_08_Active2
有源器件和模拟电路基础－ II
MOS 管 SPICE 模型与等效电路 附录 MOSFET SPICE 参数 双极型晶体管 ( 三极管 ) 长沟道 MOS 管公式小结 PN 结的正偏 低频放大器设计与分析复习 CMOS 与 Bipolar 的比较 参考文献
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双 极型 晶 体管 ( 三 极管 )
• 载流子浓度
三极管在放大区工作时 BE 是正偏的， BC 是反偏的，以 NPN 管为例，根据附录 三，可以画出各部分少数载流子浓度的变化，如果基区电子和空穴的复合率较 低，那么可以证明其中自由电子 ( 少子 ) 的浓度将线性变化。
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g mb ∂V th γ - = ----------------------------- = – ---------η = ------gm ∂V BS 2 2 φ f + V SB
γµ C ox ( W ⁄ L ) ( V GS – V th ) ∂I D - = ---------------------------------------------------------g mb = ---------∂V BS 2 2 φ f + V SB
(10)
进一步观察可以发现
东南大学《通信电子线路》知识总结
f0 Qe
。
例 2 设计一个π型匹配网络，完成源电阻 RS =10Ω和负载电阻 RL =100Ω间的阻抗变换。工作频率 f=
3.75MHz，假设所要求的有载 Qe =4。
解：负载端 L 网络的 Q 值为 Q2=2Qe = 8，则中间电阻 Rint er
1
RL Q22
100 65
1.538 RS ，即该方
轴的平面上，满足上式的点构成该信号的星座图。比特率（单位时间内处理或传递的位数）=log2S
×符号率（单位时间内发送的符号数），S 为星座图上的点数
4.4 二元数字调制（二元移幅键控 BASK，二元移频键控 BFSK，二元移相键控 BPSK）
4.5 正交幅度调制（QAM，四相移相键控 QPSK，OQPSK，π/4 QPSK）
ω0
2.2.3 实际并联回路与有载 Q 值
第1页共8页
实际并联谐振回路： Z ( j)
1 1 r jL
jC
1
r jL jC(r jL)
=
r j
L
1
1 jL
Cr L
jC
，若电感感
抗远大于其损耗电阻，则实际并联谐振回路可简化为简单并联回路。
支路串并联转换：
Rp
Xp
1 1
Q2
1 Q2
Rs Xs，支路的品质因数Q
S21：正向功率传输系数，反映增益或者衰减；S12：反向功率传输系数，反映隔离度。
输入端反射系数 in
V1 V1
S11
S12 S21 L 1 S22L
1，输出端反射系数 out
V2 V2
S22
S12S21S 1 S11S
1。
6.2 低噪声放大器指标
射频的原理和应用笔记
射频的原理和应用笔记1. 射频的概念射频（Radio Frequency）是指在100kHz到300GHz频率范围内的无线电信号。
射频信号具有较高的频率和较短的波长，常被用于无线通信和射频电子设备中。
2. 射频的原理射频信号的产生是通过振荡器产生的交变电流。
振荡器中的电感和电容通过周期性的充放电形成交变电流，从而产生射频信号。
射频信号的频率可以通过调节振荡器中的电感和电容来调节。
3. 射频的应用射频技术在各个领域都有着广泛的应用。
以下是射频的一些主要应用领域：3.1 通信领域•无线通信：射频技术在无线通信中起着重要的作用。
无线通信系统中的无线电台、基站和移动终端等设备都使用射频信号进行通信。
射频信号通过天线传输，实现无线通信。
•卫星通信：卫星通信系统中的卫星接收和发送射频信号，实现卫星与地面站之间的通信。
射频信号经由卫星传输，可以实现全球范围的通信。
•射频识别（RFID）：RFID技术利用射频信号进行信息的读取和传输，广泛应用于物流管理、智能交通、仓储管理等领域。
3.2 广播和电视领域•广播电台：广播电台利用射频信号传输音频节目，使得广播节目可以覆盖大范围。
广播电台通过调节射频信号的频率来实现不同频段的广播。
•电视台：电视台通过无线电波将电视信号传输到电视机上。
电视信号经由射频信号传输，实现电视节目的接收和播放。
3.3 雷达和导航领域•雷达系统：雷达系统利用射频信号向目标物体发射脉冲信号，并接收返回的射频信号进行目标检测。
雷达技术广泛应用于天气预报、飞机导航、军事侦察等领域。
•全球定位系统（GPS）：GPS系统通过接收和解码射频信号来确定接收器的位置。
GPS技术被广泛应用于导航、车辆定位、地图定位等领域。
3.4 医疗和工业领域•医疗设备：射频技术在医疗设备中有很多应用，例如磁共振成像（MRI）和射频消融术等。
射频信号可以用于诊断和治疗。
•工业控制：射频技术在工业控制中发挥着重要的作用。
例如，无线传感器网络中的传感器使用射频信号进行通信，实现对工业设备的远程控制。
无线通信系统和收发信机结构 ppt课件
4
• 混频：时域相乘 = 频域卷积 = 频谱搬移
– 上变频：基带 射频
xt
Xj
cos c t
c
c
c
4 of 28
xt cosct
c
射频集成电路设计基础 > 无线通信系统和收发信机结构 > 混频：更数学地看问题
PPT课件
7
– 复混频 1
xt
yIt + jyQt
xt
e–jLOt
I: In-phase, 同相 Q: Quadrature, 正交
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yIt cos LOt
0 90
cos LO t
–sin LOt yQt
c
我们已经知道了无线通信中使用高频载波来传输信号的必要性，现在来看一下 接收信号时降低频率的必要性 – 射频信道选择的困难
» 对于 GSM 系统，Q 9-----------M------H----z- = 4500
200 kHz
» 即使可以达到这么高的 Q 值，滤波器通带内的损耗和带外 ( 相邻信道 ) 的衰减 也将带来极大的问题
» 选择工作频段，限制输入带宽，减少互调 (IM) 失真 » 抑制杂散 (Spurious) 信号，避免杂散响应 » 减小本振泄漏，在 FDD 系统中作为频域双工器
– LNA
» 在不造成接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益，抑制后续电路噪声
射频集成电路设计基础 > 无线通信系统和收发信机结构 > 无线接收机
» 数字信号处理技术可以实现近乎理想的滤波器，但是直接在射频频率进行数 模转换并不现实
» 因此，射频滤波器只能用作整个系统频段的选择，滤除频段外的干扰，信道 的选择 ( 模拟或数字滤波 ) 需要在较低的频率 ( 中频 ) 进行
无线通信中射频收发机结构及应用讲解材料 (2)
如WiFi、蓝牙、ZigBee等，以满足不同应用场景的需求。
未来发展方向和挑战
高效能与低功耗
随着物联网和智能终端的普及，对射频收发机的性能要求 越来越高，需要进一步提高其效能和降低功耗，以适应绿 色环保的需求。
集成化与小型化
随着移动设备的轻薄化趋势，射频收发机需要实现集成化 和小型化，以适应移动设备内部空间的限制。
02
射频收发机结构
发射机结构
调制器
将基带信号转换为适合传输的调制信号。
滤波器
滤除不必要的频率成分，确保信号的纯度。
功率放大器
放大调制信号的功率，使其能够有效地传输。
天线
将电磁波转换为可传输的信号，并辐射到空 间中。
接收机结构
01
02
03
04
天线
接收空间中的电磁波并将其转 换为电信号。
低噪声放大器
01
03
移动通信系统的不断发展对射频收发机的性能提出了 更高的要求，如更高的传输速率、更低的功耗和更小
的体积等。
04
射频收发机在移动通信系统中的工作原理是通过调制 和解调技术将信号转换为适合传输的频段，然后通过 天线发送和接收信号。
无线局域网中的应用
01
无线局域网是射频收发机的另一个重要应用领域。通过在局域网中引 入无线传输方式，射频收发机实现了网络信号的无线传输。
射频收发机是无线通信系统中的核心组成部分，负责接收和发送无线信
号，实现信息的传输。
02
保障通信质量和稳定性
射频收发机性能的优劣直接影响到无线通信的质量和稳定性，对于保证
信号覆盖范围、降低误码率、提高通信可靠性具有重要意义。
03
支持多种无线通信标准
东南射频集成电路讲义 东南大学射频与光电集成电路研究所 陈志恒 , Oct24, 2002.pdf
• 模拟电路
– 更多维的设计空间，更复杂的利弊权衡 (trade-off)
» Speed-Accuracy-Power
» CMOS = Low Power ? » Low Voltage = Low Power? » 选择什么工艺 (BJT、 CMOS 还是 GaAs)
线性
» 特征尺寸 (Feature Size) 的不断减小带来了什么
散电流将不同，必然存在漂移电流使总电流保持
恒定
c ax
射频集成电路设计基础 > 有源器件和模拟电路基础－ I > 半导体理论基本概念
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» 穿越时间 (transit time)
假设浓度仅在 x 方向上分布不均匀且线性变化，那么半导体中的总电荷量为
Q
=
q ⋅ a----b---c- ⋅ [n(0) + n(a)] ，电流为
东南大学射频讲议——接收机
∆z
– 电流和电压的偏微分方程组的解将电压和电流表示成时间 t 和坐标 z 的 函数，并且具有波动方程的形式 ∂ v ( t, z ) = LC ∂ v ( t, z ) ∂z2 ∂ t2 ∂ ∂ i ( t, z ) = LC i ( t, z ) ∂z2 ∂ t2
射频集成电路设计基础 > 射频与微波技术复习 > 传输线 (Transmission Lines) 2 2 2 2
• 品质因数 (Quality Factor, Q 值 )
– 根据定义 Maximum Energy Stored Q ≡ 2 π -----------------------------------------------------------Energy Dissipated
(1)
per AC cycle
(3)
Y(ω) 的相位 φ ( ω ) = atan ( 2 RC ∆ω ) , 当 ∆ω 趋近于 0 时， φ ( ω ) ≈ 2 RC ∆ω , dφ 2Q ≈ 2 RC = -----dω ω0
(4)
这个公式在分析振荡器电路时非常有用。
射频集成电路设计基础 > 射频与微波技术复习 > 无源元件 (Passive Components)
– 环路电压和节点电流定律在任何时候都成立吗？ 当然，如果你的模型没错的话。 – 任何电路、元器件、连接线本质上都是分布系统，在某些条件下它们的 分布特性可以被忽略，正如在某些条件下微积分可以简化为四则运算 – 对于一条长度为 l 的低损耗连接线和波长为 λ 的信号，
» 当 l << 0.1λ，连线可以看成理想的电路连接线 ( 阻抗为 0 的集总系统 ) » 当 l > 0.1λ，我们认为它是一个分布系统－传输线
用于计算机无线局域网的微波收发信机
,
接 收模 式 工作 时 来 自其它 收发 信 机的 信号 由一 只 2 0 的开关 在 接收 模式 时 插损 为
.
l
B d L
,
而 在发 射 模 式时 插 人 衰减 为 5 0
再一 次 减弱 了 泄漏 到 接
,
收 通 道 中 的 本 机 发 射 信 号 接 收 通 道 中 的 镜 频 抑 制 滤 波 器 用 来 改 善 信 噪 比 混 频 电路 将 微 波 频 率 转 换到
MH
z
的 微 波介 质
腔 滤 波器
,
该 滤波 器具 有 很好 的带 外抑 制性能 发射 通道 的
开 关 在 发 射模 式 时 插 人 损 耗 很
.
小 而在 接 收模 式 时具 有 8 0 将 信号 电平 放 大 至 为 微带 天线
,
B d
的插 人 衰减 以 防止发射 信号 泄漏 到 接收 通 道 末 级 功率 放 大器
第
99
卷第 A 期 年7 月
东
O
南
A
大
OU
学
正沪占 U
学
刀月江
报
丫
o u
o
A
瓜
y
99
。
科研成 果
用 于计 算 机 无 线 局 域 网 的 微 波 收 发 信 机
陈 忆元
朱晓 维
,
东 南 大 学 毫 米 波 国 家 重 点 实验 室 南京 2 1 0 0 1 8 )
.
目 前 的 计算 机 局 域 网 数 据 传 输 媒 介 仍 以 各 种 有 线 传 输 媒 介 为 主 有 线 传 输 媒 介 的 优 点 是 传 输 可 靠 以 及 传 输 信 息 量 大 ( 如 光 纤 ) 但 不 够 方 便 灵 活 近 年 来 国 外 很 多 人都 致 力 于 无 线 局 域 网 (w
射频发射和接收原理
射频发射和接收原理
射频发射和接收原理是无线通信中非常重要的一部分，主要涉及到信号的产生、调制、放大和传输等方面。
在射频发射中，信号源产生的信号首先需要通过调制电路进行调制，将基带信号转换为射频信号，然后再经过功率放大器进行放大，最终通过天线发射出去。
在射频接收中，天线接收到的信号首先需要经过低噪声放大器进行放大，然后通过滤波器去除掉其他频率的干扰信号，最后再经过解调电路进行解调，将射频信号转换为基带信号，以便后续处理和分析。
除此之外，射频发射和接收还需要考虑信号的传输损耗、信噪比和频谱利用率等问题，以确保通信质量和可靠性。
- 1 -。
射频通信技术原理
射频通信技术原理嘿，你有没有想过，咱们每天用的手机、收音机，那些能让我们远距离通讯、收听广播的神奇功能背后，到底藏着什么样的秘密呢？今天呀，我就来给你讲讲这个超酷的射频通信技术原理。
我有个朋友叫小李，有一次他特别好奇地问我：“这射频通信，听起来就很神秘，到底是怎么把信息从一个地方送到另一个地方的呢？”我当时就笑了，说：“这就像是一场超级隐秘的快递游戏。
”射频信号就好比是一个个小快递员，它们带着我们要传递的信息，在空气中跑来跑去。
那射频到底是啥呢？简单来说，射频就是可以辐射到空间的高频交变磁场。
想象一下，就像大海里的波浪一样，一波一波地向远处传播。
射频信号的频率可是相当高的，高到什么程度呢？比咱们平常听到的声音频率高太多太多了。
这射频信号就像是一群精力超级充沛的小精灵，它们在空气中快速地振动着，传播着信息。
在射频通信里，有个特别重要的东西叫发射机。
这发射机就像是一个信息的大工厂。
我给小李打了个比方，我说：“你看啊，这个发射机就像是一个超级厨师，信息就是食材。
”发射机把我们想要传递的信息，比如说声音或者数据，进行加工处理。
怎么加工呢？它会把这些信息放到射频信号这个特殊的‘盘子’里。
就像厨师把食材精心烹饪后放在漂亮的盘子里一样。
这个过程可复杂啦，要对信息进行调制。
调制就像是给信息穿上一件特别的外衣，让它能更好地在射频这个‘世界’里传播。
那另一边呢，有个接收机。
接收机就像是一个专门等待快递的小仓库。
当射频信号这个小快递员带着穿上外衣的信息来到接收机这里的时候，接收机就开始工作了。
它要把信息从射频信号里提取出来，这就像是把货物从快递包裹里拿出来一样。
这个过程叫解调。
我跟小李说：“你看，要是没有接收机这个小仓库，那些信息就只能在空气中瞎晃悠，永远到不了目的地。
”射频通信技术里还有个很关键的部分就是天线。
天线就像是射频信号的发射塔和接收塔。
我对小李说：“你可以把天线想象成是一座桥梁，射频信号就从这座桥上出发或者到达。
射频介绍
Rs
C1
vin
R1
C2
15 of 24
vout
R2
----------R----2--------H(s) = ----------------1-----+----s---R----2--C-----2---------------
----------R----1--------- + ----------R----2--------1 + sR1C1 1 + sR2C2 = ---------------------R----2--(---1----+-----s---R----1--C----1---)--------------------R1(1 + sR2C2) + R2(1 + sR1C1)
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• 三个层面
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– Gain
– Information Theory
– Noise
– Modulation and Demodulation
– Power
Systems – Wireless Channel Estimation
– Equalization
Ci–rcLiuneairtitys
– 有关指标
» 1-dB压缩点 (1-dB Compression Point) » 3 阶截点 (3rd-order Intercept Point, IP3)
射频集成电路设计基础 > 课程概述 > 无线通信与射频集成电路设计
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• 小信号放大器设计
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» 在不造成接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益，抑制后续电路噪声
射频集成电路设计基础 > 无线通信系统和收发信机结构 > 无线接收机
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– RF Filter 2
» 抑制由LNA放大或产生的镜像干扰 » 进一步抑制其它杂散信号 » 减小本振泄漏
– Mixer
(2b)
但是复信号可能只存在单边频率分量，例如
e–jωct = cos(ω ct) – j sin(ω ct)
(3a)
e–jωct ↔ δ(ω + ωc)
(3b)
射频集成电路设计基础 > 无线通信系统和收发信机结构 > 混频：更数学地看问题
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• 混频：时域相乘 = 频域卷积= 频谱搬移
LNA
Mixer
IF AMP
BB
RF Filter 1
RF Filter 2
IF Filter
Injection Filter
LO
– RF Filter 1
» 选择工作频段，限制输入带宽，减少互调(IM) 失真 » 抑制杂散(Spurious)信号，避免杂散响应 » 减小本振泄漏，在FDD系统中作为频域双工器
– PCB线路的复杂度 – 片外元件，尤其是高Q 值滤波器、谐振器的费用 – 元件安装( 焊接) 的成本 – 电路调试的费用
射频集成电路设计基础 > 无线通信系统和收发信机结构 > 概述
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• 中频(Intermediate Frequency)
我们已经知道了无线通信中使用高频载波来传输信号的必要性，现在来看一下 接收信号时降低频率的必要性
» 下变频器 » 接收机中输入射频信号最强的模块，线性度极为重要，同时要求较低的噪声
– Injection Filter
» 滤除来自本振的杂散信号
– IF Filter
» 抑制相邻信道干扰，提供选择性 » 滤除混频器等产生的互调干扰 » 如果存在第二次变频，需要抑制第二镜频
– IF Amplifier
– 射频信道选择的困难
» 对于GSM系统，Q ≈ 9-2--00--00--M--k--HH--z-z----=----4500 » 即使可以达到这么高的Q 值，滤波器通带内的损耗和带外( 相邻信道) 的衰减
也将带来极大的问题 » 数字信号处理技术可以实现近乎理想的滤波器，但是直接在射频频率进行数
模转换并不现实 » 因此，射频滤波器只能用作整个系统频段的选择，滤除频段外的干扰，信道
的选择( 模拟或数字滤波 ) 需要在较低的频率 ( 中频 ) 进行
– 中频频率的选择
» 镜像频率和镜频抑制(Image Rejection) » 邻信道干扰和选择性(Selectivity) » 避开其它干扰( 如某些时钟和参考信号及其谐波频率 )
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混频：更数学地看问题
• 实信号的 Fourier 变换：正负频率分量同时存在且互为共轭，即
x(t) ↔ X(jω)
(1)
X(jω) = X∗(–jω)
例如
cos(ω ct) ↔ -12-δ(ω + ω c) +--12δ(ω – ω )c
(2a)
sin(ω ct) ↔--2jδ(ω + ω c) – --2jδ(ω – ω )c
−ωc
0
ωc
ωIF
−ωLO
0
ωLO
IF
cos( ωLOt )
−ωIF 0
ωLO
ω
−ωLO
0 ωIF
ω
−ωIF 0 ωIF
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– 镜像频率 RF+IMG
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IF+Interference
概述
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• 接收机或发射机是一个系统，系统级的设计和优化具有更重要的意义
– 决定总体大小、功耗、性能 – 协调各电路模块，确保达到指标
• 收发机 (Transceiver)结构对电路设计的影响
– 片外元件的数量和种类 – 电路的复杂度 – 各级电路的工作频率、增益、噪声系数、线性度、功耗
• 收发机结构对集成度和成本的影响
yI(t) + jyQ(t)
x(t)
–jωLOt
e
I: In-phase, 同相 Q: Quadrature, 正交
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yI(t) cos( ωLOt )
0° 90°
cos( ωLO t)
–sin (ωLOt) y (t) Q
−ωc
0
ωc
ω
−ωLO
0
ω
−ωLO −ωIF 0 ωIF
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−ωc
0
ωc
−ωLO+ωIF ωLO−ωIF
ωIF ωIF
cos( ωLOt )
−ωIF 0 ωIF ωLO ω
−ωLO −ωIF 0 ωIF
−ωLO
0
ωLO
ω
−ωIF 0 ωIF
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– 复混频1
x(t)
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– 复混频2
xI(t) + jxQ(t)
yI(t) + jyQ(t)
cos(ω ct) – j sin(ω ct)
xI(t)
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cos( ωLOt ) yI(t)
−
–sin(ωLOt)
−ωLO
0
ωc
ω
xQ(t)
cos( ωLO t)
yQ(t)
−ωLO −ωIF 0 ωIF
yI(t) = xI(t) cos(ω ct) + x Q(t) sin(ω ct)
ω
yQ(t) = xQ(t) cos(ω ct) – x I(t) sin(ω ct)
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无线接收机
• 接收机概述
» 将信号放大到一定的幅度供后续电路( 如模数转换或解调器) 处理 » 通常需要较大的增益并实现增益控制
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– 上变频：基带→ 射频
x(t)
X(jω) 0
cos( ωc t ) ω
−ωc
−ωc
0
ωc
ω
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x(t) cos(ωct)
0
ωc
ω
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<< >&g基带 RF
ωc – ωLO = ω
IF