零中频射频接收机技术
零中频接收机课件
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3.1直流偏移
1.频率调整
由于本振信号泄露是产生直流偏移的主要原因， 因此可以改变本振信号的频率。该方法通过其它 频率的本振信号通过倍频、分频、和频信号来形 成与所需要的信号的同频信号用于混频。
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3.1直流偏移
2.电容耦合
电容耦合框图
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3.1直流偏移
2.电容耦合 电容耦合是指通过电容或高通滤波器
滤除直流成分。其框图如图所示。但是这 种方法会带来一个新的问题。很多调制方 式集中在低频附近，而且某些调制方式有 直流成分，采用这种方法会造成信号失真， 所以这种方法并不常用。
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3.1直流偏移
3.直流校准
直流校准框图
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2020/7/22
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在超外差接收机中，我们主要考虑了奇 数阶的失真。对于零中频接收机来说，我 们还要考虑偶数阶失真。如图所示的两个 干扰信号，由于器件的非线性，会产生两 个频率的差频。对于理想的混频器，这个 信号会被搬移到较高的频率，而实际中， 混频器都有一定的馈通，从而使信号受到 干扰。
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3.4 1/f噪声
1/f噪声通常是频率低于200Hz时的主要 噪声源，对于零中频接收机来说影响比较 大。
4.伺服控制电路 伺服控制一路与直流校准方法类似，只
是使用积分器代替了原来的采样/保持电路。 这个积分器可以跟踪直流失调的方向。即 输出为正，则输出值增加，反之亦然，积 分器的输出通过DAC，使其输出增加到能够 与直流失调相抵消。
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3.2 I/Q失配
对于相位和频率调制技术，零差接收机 必须采用正交混频，因此需要两路正交的 信号。我们现在来看I/Q两路不平衡对系统 产生的影响。
零中频
零中频无线电信号RF（射频）进入天线，转换为IF （中频),再转换为基带（I，Q信号），但仍然是较低的频率。
接收：射频-> 中频-> 基带发射：基带-> 中频-> 射频传统接收在射频信号和基带之间的转换分为多步（一下变，二下变）进行，首先：射频和中频之间转换，然后中频和基带间转换。
（中间要转就得有滤波，SAW ）接收机的射频和中频链路都有声表滤波器。
零中频技术只是取消中频滤波器，而且目前只有在某些对抗干扰要求不高的应用（手机也算）才选用零中频技术，零中频技术仍然有许多技术问题需要解决。
有了零中频技术的应用将使得GSM系统对中频滤波器的需求才得以减少，体积才得以下来。
随着移动电话向多频段、多模化方向发展，手机内声表滤波器的个数会不断增加。
根据结构的不同，一个双频手机有多达七个声表滤波器，其中只有两个是中频滤波器。
采用"零中频技术"可省略无线通信系统中的中频滤波级，达到削减整机成本的目的。
虽然零中频技术已发展多年，并且某些类型的寻呼和GSM手机也已采用，但是目前的零中频技术无法满足电路对高性能的要求。
零中频接收技术，即RF信号不需要变换到中频，而是一次直接变换到模拟基带I ／Q信号，然后再解调.中频接收机，分为高中频，低中频，还有零中频（也就是直接变频），其中，零中频接收机指的是本振源提供的频率和射频输入信号的频点相同，混频下来直接变到基带信号。
在过去几个月中，我们已经见到来自许多领先供应商的零参数值模拟器件，包括零漂移仪器放大器(TI)、自动调零比较器(飞兆)、零偏移运放(Mirchip)和零中频下变频器(ADI)。
即使这些器件没有达到完美的“零”，它们也已非常非常接近零。
即使难以描述的零功率IC对一些基本模拟器件来说也渐行渐近。
那么究竟发生了什么事呢？首先，争取完美是自然的工程技术趋势。
对于许多模拟参数，如漂移、漏电流、偏置电流或偏移，零是我们追求的理想规范。
零中频接收机的优与劣
零中频接收机的优与劣零中频接收机，是直接将射频变频到基带，即中频为0.零中频接收机，有许多诱人的优点。
比如，它中频为0，因此不需要昂贵的SAW滤波器或者晶体滤波器，取而代替的，可以是简单的低通滤波器，便宜。
并且，零中频接收机不需要进行频率规划，这可是超外差接收机设计过程中相当复杂的一项任务。
另外，零中频接收机没有镜像频率。
但是，事物都有两面性，零中频接收机有他的优点，当然也有他的缺点，只有解决了这些缺点，才能把零中频接收机切切实实的用起来。
零中频接收机有以下几种主要的缺点。
缺点1：DC offsets(直流偏移)直流偏移，是指因为各种原因，会有杂散或噪声落在DC频率处。
因为零中频接收机的中频是零中频，在DC频率处有噪声，直接就影响了SNR，所以零中频架构对直流偏移非常敏感。
那DC offsets是怎么产生的呢？•工艺问题在集成电路中，由于工艺的不完美，会导致基带电路中本身就存在直流偏移。
比如说实际运放的失调电压。
•自混频混频器RF端口和LO端口间的隔离度是有限的，所以，本振信号会有一部分漏到射频端口，然后再被反射回来，和本振混频，进而产生直流偏移。
还有其他的一些原因，有同样的信号，同时泄露到混频器的RF和LO端，进而混频至DC频率，从而产生直流偏移。
所以，想要减小自混频产生的直流偏移，则需要尽量提高混频器端口之间的隔离度，同时也要提高其他路径的隔离度。
直流偏移需要去除或者抵消，不然接收机就没法工作。
假设基带电路中的增益为70~80dB，那么很小很小的直流偏移，比如200uV，就会使得基带放大器饱和。
在基带电路中，使用AC耦合或者高通滤波，是去除时变直流偏移的有效手段之一。
一般来说，为了保证不恶化调制信号的SNR，高通滤波器的3dB截止频率应该低于符号率的0.1%。
也可以用一些手段来抵消直流偏移，比如说，对于时不变直流偏移，可以预先测量，储存起来，在系统工作时，存储的直流偏移值，通过DAC输入到模拟基带电路中的减法器，以补偿固有直流偏移。
零中频无线电信号RF（射频）进入天线，转换为IF（中频）,再转换为基带...
零中频无线电信号RF（射频）进入天线，转换为IF （中频),再转换为基带（I，Q信号），但仍然是较低的频率。
接收：射频-> 中频-> 基带发射：基带-> 中频-> 射频传统接收在射频信号和基带之间的转换分为多步（一下变，二下变）进行，首先：射频和中频之间转换，然后中频和基带间转换。
（中间要转就得有滤波，SAW ）接收机的射频和中频链路都有声表滤波器。
零中频技术只是取消中频滤波器，而且目前只有在某些对抗干扰要求不高的应用（手机也算）才选用零中频技术，零中频技术仍然有许多技术问题需要解决。
有了零中频技术的应用将使得GSM系统对中频滤波器的需求才得以减少，体积才得以下来。
随着移动电话向多频段、多模化方向发展，手机内声表滤波器的个数会不断增加。
根据结构的不同，一个双频手机有多达七个声表滤波器，其中只有两个是中频滤波器。
采用"零中频技术"可省略无线通信系统中的中频滤波级，达到削减整机成本的目的。
虽然零中频技术已发展多年，并且某些类型的寻呼和GSM手机也已采用，但是目前的零中频技术无法满足电路对高性能的要求。
零中频接收技术，即RF信号不需要变换到中频，而是一次直接变换到模拟基带I ／Q信号，然后再解调.中频接收机，分为高中频，低中频，还有零中频（也就是直接变频），其中，零中频接收机指的是本振源提供的频率和射频输入信号的频点相同，混频下来直接变到基带信号。
在过去几个月中，我们已经见到来自许多领先供应商的零参数值模拟器件，包括零漂移仪器放大器(TI)、自动调零比较器(飞兆)、零偏移运放(Mirchip)和零中频下变频器(ADI)。
即使这些器件没有达到完美的“零”，它们也已非常非常接近零。
即使难以描述的零功率IC对一些基本模拟器件来说也渐行渐近。
那么究竟发生了什么事呢？首先，争取完美是自然的工程技术趋势。
对于许多模拟参数，如漂移、漏电流、偏置电流或偏移，零是我们追求的理想规范。
零中频架构在接收机中的应用分析
零中频架构在接收机中的应用分析1. 引言1.1 零中频架构概述零中频架构是一种在接收机中广泛使用的技术，它可以将高频信号转换为零中频信号，从而方便后续的信号处理。
在传统的超外差接收机中，高频信号需要通过多级混频器和滤波器才能转换到中频进行处理，而零中频架构则能直接将高频信号转换到零中频进行处理，减少了电路复杂度和功耗。
零中频架构还可以有效抑制高频混频器的非线性失真和相位噪声，提高了接收机的性能和灵敏度。
零中频架构在现代通信系统中扮演着重要的角色，被广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
它不仅可以提高接收机的性能，还能降低系统成本和功耗，是一种具有广阔发展前景的技术。
零中频架构的出现极大地推动了接收机技术的进步，为通信行业带来了新的机遇和挑战。
1.2 零中频架构在接收机中的重要性零中频架构在接收机中的重要性体现在其在数字通信领域中的关键作用。
零中频架构可以实现信号的处理和调制解调过程，使得信号能够在各个频段之间进行转换和传递。
通过零中频架构，可以有效提高信号的接收质量和传输效率，从而提升通信系统的整体性能。
在现代通信系统中，零中频架构被广泛应用于各种数字通信设备中，如手机、卫星通信、无线电等。
其稳定可靠的工作原理和高效的信号处理能力，使得接收机能够快速、准确地接收、解码和处理各种信号，保证通信数据的完整性和可靠性。
零中频架构在接收机性能中的重要性还体现在其对信号处理的灵活性和扩展性。
通过零中频架构的应用，可以根据不同的通信标准和要求，灵活调整接收机的参数和频率范围，实现多种信号的同时接收和处理。
这种灵活性不仅提高了接收机的适用性和性能，还为通信系统的升级和扩展提供了更多可能性。
零中频架构在接收机中的重要性不可忽视。
它不仅影响着接收机的性能和稳定性，还直接影响着整个通信系统的运行效率和可靠性。
随着通信技术的不断发展和应用范围的扩大，零中频架构在接收机中的地位和作用将会越发突出，对通信行业的发展将起到举足轻重的作用。
零中频接收机设计
零中频接收机设计冷爱国--- China Telecom system摘要相较传统的超外差接收机，零中频接收机具有体积小，功耗和成本低，以及易于集成化的特点，正受到越来越广泛关注，本文结合德州仪器（TI）的零中频接收方案（TRF3711），详细分析介绍了零中频接收机的技术挑战以及解决方案。
概述零中频接收机在几十年前被提出来，工程中经历多次的应用实践，但是多以失败告终，近年来，随着通信系统要求成本更低，功耗更低，面积更小，集成度更高，带宽更大，零中方案能够很好的解决如上问题而被再次提起。
本文将详细介绍零中频接收机的问题以及设计解决方案，结合TI 的零中频方案 TRF3711测试结果证明，零中频方案在宽带系统的基站中是可以实现的。
1、超外差接收机1.1 超外差接收机问题为了更好理解零中频接收的优势，本节将简单总结超外差接收机的一些设计困难和缺点。
图一是简单超外差接收机的架构，RF 信号经过LNA(低噪声放大器)进入混频器，和本振信号混频产生中频信号输出，镜像抑制滤波器滤出混频的镜像信号，中频滤波器滤除带外干扰信号，起到信道选择的作用，图中标示了频谱的搬移过程及每一部分的功能。
在超外差接收机种最重要的问题是怎样在镜像抑制滤波器和信号选择滤波器的设计上得到平衡，如图一所示，对滤波器而言，当其品质因子和插损确定，中频越高，其对镜像信号的抑制就越好，而对干扰信号的抑制就比较差，相反，如果中频越低，其对镜像信号的抑制就变差，而对干扰信号的抑制就非常理想，由于这个原因，超外差接收机对镜像滤波器和信道滤波器的选择传输函数有非常高的要求，通常会选用声表滤波器(SAW)，或者是采用高阶 LC 滤波器，这些都不利于系统的集成化，同时成本也非常高。
在超外差接收机中，由于镜像抑制滤波器是外置的，LNA 必须驱动 50R 负载,这样还会导致面积和放大器噪声，增益，线性度，功耗的平衡性问题。
镜像滤波器和选择滤波器的平衡设计也可采用镜像抑制架构，如图二所示的 Hartley（1）和 Weaver（2）拓扑架构，在 A 点和 B 点的输出是相同极性的有用信号和极性相反的镜像信号，这样通过后面的加法器，镜像信号就可以被抵消掉，从而达到简化镜像滤波器的设计，但是这种架构由于相位和幅度不平衡，其镜像信号没有办法完全抑制，如证明(6),镜像抑制比 IIR。
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
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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）
零中频接收机
目录
1.超外差接收机回顾 1.超外差接收机回顾 2.零中频接收机简介 2.零中频接收机简介 3.零中频接收机中存在的问题 3.零中频接收机中存在的问题
1.超外差接收机 1.超外差接收机
超外差接收机的结构框图
2.零中频接收机简介 2.零中频接收机简介
简单零中频接收机
对上边带和下边带 相同的信号可以正 常接收。而对于上 边带和下边带不相 同的信号，例如频 率调制和相位调制 信号，这种接收则 会使频率的正负部 分相互重叠，使两 个连带的信号无法 区分。
3.1直流偏移 3.1直流偏移
3.直流校准 3.直流校准
直流校准框图
3.1直流偏移 3.1直流偏移
3.直流校准 3.直流校准 在不能采用电容耦合的场合，可以采用 给系统注入一个合适的直流信号的方式消 除直流失调，接收机通过对输入的信号进 行计算获得输入信号的平均值。这个平均 值会被送到前面被减去，这种计算通常采 用数字方式实现。
3.1直流偏移 3.1直流偏移
4.伺服控制电路 4.伺服控制电路
伺服控制电路框图
3.1直流偏移 3.1直流偏移
4.伺服控制电路 4.伺服控制电路 伺服控制一路与直流校准方法类似，只 是使用积分器代替了原来的采样/ 是使用积分器代替了原来的采样/保持电路。 这个积分器可以跟踪直流失调的方向。即 输出为正，则输出值增加，反之亦然，积 分器的输出通过DAC，使其输出增加到能 分器的输出通过DAC，使其输出增加到能 够与直流失调相抵消。
3.4 1/f噪声 1/f噪声
1/f噪声通常是频率低于200Hz时的主要 1/f噪声通常是频率低于200Hz时的主要 噪声源，对于零中频接收机来说影响比较 大。 闪烁噪声的影响可以通过几种组合技术 来减小。因为混频器后的各级工作在相对 低的频率上，所以它们可以用很大尺寸的 器件来最大程度的减小闪烁噪声的幅度。 而且周期性的消除偏移，例如在TDMA脉冲 而且周期性的消除偏移，例如在TDMA脉冲 串之间消除偏移也可以降低噪声分量。
超外差 零中频 近零中频接收机
超外差、零中频、近零中频接收机简介：众所周知，射频电路按功能主要可以分为三部分，发射机、接收机和本地振荡电路。
对于接收机来说，主要有三种，超外差接收机(heterodyne receiver)、零中频接收机(homodyne receiver)和近零中频接收机，这三种接收机可以说各有优缺点，那么在设计射频接收机时到底应该应用哪一种呢？本文主要目的就是想根据我阅读的一些文章文献，对于题目中提到的三种接收机的优缺点及应用作一个总结归纳，以便将来设计时应用。
超外差式接收机(heterodyne receiver)：优点(benefits)：1．超外差式接收机可以有很大的接收动态范围2．超外差式接收机具有很高的邻道选择性(selectivity)和接收灵敏度(sensitivity)。
一般超外差式接收机在混频器前面会有一个预选射频滤波器，在混频器后面还会有一个中频滤波器。
这就使得它具有良好的选择性，可以抑制很强的干扰。
3．超外差式接收机受I/Q信号不平衡度影响小，不需要复杂的直流消除电路。
缺点(drawback)：1．由于超外差式接收机一般会用到一级或几级中频混频所以电路会相对于零中频接收机复杂且成本高集成度不高。
2．超外差式接收机会用到很多离散的滤波器，这些滤波器可以是SAW或陶瓷的，但一般比较昂贵，而且体积较大，是的集成度不高，成本也较高。
3．超外差式接收机一般需要较高的功率消耗。
应用：相干检测的方案中(QPSK、QAM)。
零中频接收机(homodyne receiver)：优点(benefits)：1．零中频接收机可以说是目前集成度最高的一种接受机，体积小，成本也很低，但是如果到了VHF频段设计零中频接收机将变得非常复杂、困难。
因为频率越高，IQ解调器所用到的本振很难做到正交，频率也很难做到很准确，一个解决办法就是增加AFC电路，自动控制本振频率。
2．功率消耗较低。
3．不需要镜像频率抑制滤波器，同样减小了体积和成本。
零中频收发机的发展现状
零中频趋势小型化大势所趋，零中频崭露头角二十世纪七、八十年代，微电子和通信技术出现了革命性的发展，集成电路和个人数字通信系统开始改变人们的生活方式。
1974年Motorola推出了第一个现代意义上的寻呼机(Pager)，此后寻呼系统的发展一度风靡全球。
寻呼机、手机这类个人通信装置由于随身携带，所以必须做到体积小、重量轻，并且非常省电。
为了达到这些目的，设计者们绞尽了脑汁。
大家的共识是尽量利用集成电路技术，将电路元件做在芯片内部，也就是提高电路的集成度。
但是对于超外差接收机来说，至少有两个元件是到目前为止无法集成到芯片上去的，这就是它的镜频抑制滤波器和信道选择滤波器。
不仅如此，为了提高选择性，信道选择还可能用到一些较为昂贵的器件如声表面波(SAW)滤波器。
这时，又有人想到了零中频接收机。
我们已经知道，零中频接收机(1)不存在镜频问题；(2)只要用低通滤波器来选择信道，而低通滤波器的集成技术已经很成熟，即使集成有困难，也可以用廉价的电容和电感来实现。
凭这两点，可以只用极少的片外元件而达到极高的集成度。
1980年，第一个实用的零中频寻呼机终于诞生，这也是第一个小型化的个人数字通信接收机。
其工作原理如图2 所示。
接收到的高频信号经过一对正交混频器(Quadrature Mixer)变频后产生两个正交的零中频信号I和Q，这两个信号随后被低通滤波和限幅放大。
由于使用简单的二进制FSK调制，最后的解调过程甚至可以用一个D触发器来完成。
在大量改进的基础上，Philips在其UAA2080系列寻呼机中成功地应用了零中频结构。
32引脚的芯片中包含了低噪声放大器、正交混频器、信道选择滤波器、限幅放大器、FSK解调器以及本振及带隙参考源等电路模块，接收机灵敏度等指标与超外差式相比并不逊色，而片外元件总数不到40个，其中绝大多数是电容电阻。
要知道，即便是数字电路芯片也需要一定数量的外围元件。
理想与现实之间，要直接不太容易不知不觉，寻呼业的热潮开始消退，但零中频结构却魅力凸显，面对个人移动通信的汹涌浪潮，人们开始尝试将它用到手机中，但是这次奇迹并没有再现。
零中频架构在接收机中的应用分析
零中频架构在接收机中的应用分析【摘要】本文从零中频架构在接收机中的应用进行了深入分析和探讨。
首先介绍了零中频架构的基本原理，然后重点探讨了其在射频前端和数字信号处理方面的应用。
接着对零中频架构的优势和劣势进行了评述，同时展望了其未来发展趋势。
结论部分分析了零中频架构在接收机中的应用前景，总结了现有研究成果并展望了未来发展方向。
最后强调了零中频架构在接收机中的应用价值，为其在通信领域的进一步发展提供了有益启示。
通过本文的研究，读者可以更加深入地了解零中频架构在接收机中的应用现状和前景。
【关键词】零中频架构、接收机、应用分析、基本原理、射频前端、数字信号处理、优势、劣势、发展趋势、应用前景、总结、展望、应用价值。
1. 引言1.1 零中频架构在接收机中的应用分析随着通信技术的不断发展，零中频架构在接收机中的应用也日益重要。
零中频架构是一种新型的信号处理架构，它将射频前端和数字信号处理部分分离开来，通过零中频点将频率转换到零中频处进行处理。
在接收机中，零中频架构可以有效地降低系统的复杂度和功耗，提高系统的灵活性和性能。
在本文中，我们将对零中频架构在接收机中的应用进行深入分析。
我们将介绍零中频架构的基本原理，包括其工作原理和实现方式。
然后，我们将详细探讨零中频架构在射频前端和数字信号处理中的具体应用，分析其优势和劣势。
接着，我们将对零中频架构未来发展趋势进行展望，探讨其在接收机中的应用前景。
在我们将总结本文的内容，展望零中频架构在接收机中的应用价值，并指出未来的研究方向和发展趋势。
通过本文的分析，读者可以深入了解零中频架构在接收机中的应用，并对其未来发展趋势有更清晰的认识。
零中频架构的出现为接收机的设计带来了新的思路和技术，将在未来的通信领域发挥重要作用。
2. 正文2.1 零中频架构的基本原理零中频架构是一种在接收机中常用的信号处理架构，其基本原理是通过将射频信号转换为中频信号进行处理，然后再转换为基带信号。
零中频技术浅析
2012年1月（上）零中频技术浅析郭日峰黄振（中国电子科技集团第20研究所，陕西西安710068）[摘要]本文简要介绍了零中频技术的发展过程，并分析了零中频技术与超外差技术各自的优缺点。
重点介绍了零中频技术在工程实践中的应用与实现，给出了零中频技术架构典型问题分析。
[关键词]零中频；超外差；直流偏移；本振泄露；偶次失真1零中频接收机应用零中频结构接收机接收通道包括片外单转双巴伦，差分低噪声放大器，IQ两路双平衡混频器，自动增益控制放大器，低通滤波器和驱动放大器；该接收机需要外部提供小功率的两倍LO频率的本征输入信号，经过本征驱动放大器及除2正交相移器后，提供正交的LO信号给接收通道的IQ两路混频器。
采用两倍LO频率的本征输入信号可以避免通过键合金线耦合的途径泄漏LO频率信号到射频输入端，并减少接收机受直流偏移的影响。
接收机前端采用低差损的片外单转双巴伦，将输入的单端信号转为差分信号，提供给后面的全差分电路。
巴伦后面采用一个差分低噪声放大器，用于抑制系统总体的噪声系数；差分结构可以抑制由于电路非线性产生的偶次失真项，提高电路的反向隔离能力。
之后的混频器采用全差分双平衡结构，有效地保证各端口间的隔离度，包括控制LO泄漏到射频端的功率；为了进一步抑制由于电路非线性产生的偶次失真项，可以在射频单元每级之间加入隔直电容，滤除低频率的偶次失真项；混频器采用折叠式结构（用隔直电容将跨导部分和变频部分隔开）能够进一步抑制偶次失真项，并提高电路增益，前提是需要跟噪声系数的指标做折中考虑；为了减少闪烁噪声，设计时混频器应该尽量采用低闪烁噪声的双极性晶体管。
射频部分的差分低噪声放大器采用可变增益的结构，在大输入信号时能自动降低增益，提高输入线性度。
经过混频器变频后，有用信号频谱被搬移到基带，进行进一步的滤波和放大处理。
系统的模拟基带处理部分包括自动增益控制放大器，低通滤波器和输出端驱动放大器。
为了满足大的动态范围，系统需要一个较高的增益变化范围，在射频部分可以调节差分低噪声放大器。
零中频接收机的研究和硬件设计
零中频接收机的研究和硬件设计零中频接收机是一种重要的通信设备，它在无线通信系统中扮演着至关重要的角色。
零中频接收机的主要作用是将接收到的射频信号转换为基带信号，以便后续的信号处理。
随着通信技术的不断发展，零中频接收机的研究和应用也越来越广泛。
本文旨在研究和设计一种高性能的零中频接收机，并对其性能进行实验验证。
零中频接收机的工作原理是将接收到的射频信号通过天线或传输线转换为交流电信号，然后经过低噪声放大器进行放大，最后经过解调器解调为基带信号。
其中，信号的解调是零中频接收机的核心环节。
常见的解调方法包括平方律解调、平方律检波、同步解调等。
本文所设计的零中频接收机将采用同步解调的方法进行解调。
零中频接收机的硬件设计包括多个组成部分，如天线、滤波器、放大器、混频器、检测器等。
其中，天线的作用是接收射频信号；滤波器的作用是滤除噪声和干扰信号；放大器的作用是对信号进行放大，以便后续处理；混频器的作用是将信号从射频频段搬移到基带频段；检测器的作用是检测信号的幅度和相位。
在硬件设计过程中，我们需要根据具体的系统要求，对各个组成部分进行详细的设计和选型。
例如，对于放大器，我们需要考虑其噪声性能、线性度和增益；对于混频器，我们需要考虑其变频损耗、噪声系数、端口隔离度等参数。
零中频接收机的软件设计主要是对硬件进行控制和配置，同时对信号进行数字处理。
软件设计的主要流程包括初始化、参数配置、数据采集、信号处理等。
在软件设计中，我们需要使用相关的编程语言和开发工具进行开发和调试。
同时，我们还需要考虑软件的可扩展性和可维护性。
为了验证本文所设计的零中频接收机的性能和可靠性，我们进行了一系列实验测试。
实验结果表明，该零中频接收机在低信噪比条件下仍能保持良好的性能，同时具有较低的相位噪声和较高的频率稳定度。
我们还对该零中频接收机的功耗和体积进行了测量和评估，结果表明该设计具有较高的集成度和较低的功耗。
在实验结果分析中，我们发现该零中频接收机的性能主要受到放大器噪声、混频器变频损耗等因素的影响。
CORDIC算法下的双正交零中频接收机技术
互联N +技术nternet Technology CORDIC算法下的双正交零中频接收机技术□张哲西安中兴新软件有限责任公司深圳市中兴软件有限责任公司【摘要】本文运用了 CORDIC算法，说明了零中频接收机的常见原理图，结合零中频式接收机的结构特性，对产生偶次失真、本真泄露、闪烁噪声及直流偏差问题原因进行分析。
并提出了问题对应的校正方法，说明CORDIC算法的原理基础上，提出基于 CORDIC算法的双正交零中频接收机拓扑结构，设计流水型双正交相移器，相较常见单正交零中频接收机，发现本文提出的这种技术拓扑结构，可以减小受正交通道相位误差，实现同等增益失配下较单正交零中频接收机结构，有效改善6bB，表示本次研究提出基于 CORDIC算法下双正交零中频接收机具有更强镜像抑制技术优势。
【关键词】CORDIC算法双正交接收机近年来优化接收机的技术结构，选用更合适的制造工艺，对于提升无线通信系统的性价比，已经作为射频工程师们所共同关注的热门话题。
因为零中频接收机拥有小体积、低成本、易单片集成技术优势，作为射频接收机内较大技术优势的结构，所以在无线通信领域广泛应用。
但是怎样更高水平发挥零中频接收机的技术性能，本文将提出基于CORDIC算 法的双正交零中频接收机技术，促进接收机技术的创新发展。
一、C O R D IC算法及零中频接收机概述1.1 CORDIC 算法对于输入正交I、Q两路信号时，采用CORDIC算法转变直角坐标至极坐标时，也就是求解信号相位转变的计算过程。
运用CORDIC算法鉴相过程，将x、y值输入后，在若干“微 旋转”步骤之后，旋转可得+x轴，也就是凡=0,那么旋转相加角度即所得相位，原理图（见图1 )。
假设P (x，y)点 作为指标坐标系中的单位圆一点，0P向量和x轴之间形成正向夹角用0表7K，可得x=c o s0，p s in G111。
图1CORDIC原理图考虑到CORDIC算法在应用中，为了解决计算复杂度和量化误差，保证运算进度及信号处理速度，本文取I、Q两 信号的数据绝对值，实现CORDIC变换计算角度，这样处理后就相当于转移所有角度至第一象限，之后以I、Q两信号数据的符号位，即可判断信号的所在象限据此进一步变换。
基于零中频信道化接收机的研究与实现
基于零中频信道化接收机的研究与实现作者：***来源：《卫星电视与宽带多媒体》2020年第04期【摘要】接收机一直以来都是通信系统的一个重要组成部分，而随着数字化集成电路的发展，高速数字电路的设计逐步代替大部分模拟电路的工作，而收发信道后零中频架构接收电路显得尤为重要，本文详细介绍了一种通用的零中频信道化接收机的实现方法，并且已经在L波段某型通信系统中应用。
【关键词】零中频接收机;FPGA;DSP零中频（Zero Intermediate Frequency）接收机一般也被称为直接下变频接收机，它意味着接收到的中频信号会被直接下变频为基带信号，或者说这种接收机不存在中频处理。
当接收机的本振頻率与接收信号的载波相位锁定时，我们称其为零外差。
零中频接收架构之所以能吸引大量的关注是因为它具备超外差接收机所不具备的一些特点，首先就是接收架构中省去了中频处理单元，因而可以减少那些造价昂贵的中频无源滤波器（声表面波 SAW 滤波器），降低收发器件的成本和面积。
零中频接收机采用有源低通滤波器来完成信道低通滤波，这种滤波器的带宽可以根据需要设计为可调，针对常见的模拟基带电路，接收机很容易被设计成多种模式，包括处理常见的射频前端信号。
一方面，由于大部分的数字信号处理都发生在低频段，因而功率消耗可以降至最小化。
另一方面，需要剩余的所有模拟器件都保持较低的噪声，因为，来自射频部分的增益并不是很高。
需要注意的是，这种直接零中频接收机不需要频谱规划（需要耗费大量时间且有效性难以保证），适用性也更广。
1. 接收端整体框图输入信号为瞬时带宽10MHz，范围900-1300MHz的跳频信号。
射频信号经过4路下变频器与带通滤波器后经4路AD采样。
4路AD采样后的数据送入FPGA进行处理。
FPGA中有4路下变频器，其频率由跳频库控制4个DDS产生。
4路AD数据经过选择器与4路下变频器相连，信号在FPGA中完成下变频抽取滤波后送入同步解调和译码模块。
WCDMA之零中频接收机原理剖析大全
WCDMA相较于2G时代的GSM技术，WCDMA在Data Rate与信道容量，都大大提升[1]，采用了几个不同于GSM的技术。
一个是CDMA技术，也就是分码多任务，用简单的比喻来比较TDMA, FDMA, CDMA的不同[2] :在会议室内，若要保持通话时不被干扰，一种分别是选择不同时间通话(TDMA)一种是同时间通话，但分别在不同的隔间(FDMA)还有一种是同时间又同隔间通话，但讲不同语言(CDMA)这三种技术，分别在时域跟频域的比较 :由上图可知，CDMA 不分时也不分频，但因为分码，采正交码技术，不同码之间完全没有相关，因此大大提高了安全性。
C另外则是展频技术，将讯号的带宽拓宽，使其带以拓宽，与前述的正交码有送数据没有关系，故的传送数据，因此使得讯号得知，带宽拓宽后，其信道由上式可知，信道容量也跟个位的SNR ，b E 即每个位的式 :便可算出系统的SNR ，使其带宽远大于未作展频调变之原始数据带宽交码有关。
由于Tx 端会采用一组正交码，且该Rx 端也需使用该组正交码，才能解开展频，得讯号不易被干扰与撷取[3]，同时也由Shanno 其信道容量也提升了，连带提高了Data Rate[4]量也跟SNR 有关，但在CDMA 中，会先以EN个位的能量，而0N 即噪声的功率频谱密度，其中b f 是Data Rate ，因此若提升0bE N ，则可提升另外，由于原始数据的Chip Rate ，会在展频后大大提升，使得讯号会额外获得增益，进而再提高SNR ，该增益称为处理增益，Processing Gain ，P G()10log()CP R G dB R=R 是原始资料的Chip Rate ，C R 是展频后的Chip Rate ，由[5]可知，R 与C R 分别为12.2Kbps 与3.84Mcps ，带入上式，而得知0bE N 与P G 后，便可算出JM (Jamming Margin) :()10log()10log(bP E JM dB G N =−当然JM 值越大，则表示抗干扰能力越好[3]。
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零中频射频接收机技术
作者：李智群王志功来源：电子产品世界时间：
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超外差接收机
超外差(Super Heterodyne)体系结构自1917年由Armstrong发明以来，已被广泛采用。
图1为超外差接收机结构框图。
在此结构中，由天线接收的射频信号先经过射频带通滤波器(RF BPF)、低噪声放大器(LNA)和镜像干扰抑制滤波器(IR Filter)后，进行第一次下变频，产生固定频率的中频(IF)信号。
然后，中频信号经过中频带通滤波器(IF BPF)将邻近的频道信号去除，再进行第二次下变频得到所需的基带信号。
低噪声放大器(LNA)前的射频带通滤波器衰减了带外信号和镜像干扰。
第一次下变频之前的镜像干扰抑制滤波器用来抑制镜像干扰，将其衰减到可接受的水平。
使用可调的本地振荡器(LO1)，全部频谱被下变频到一个固定的中频。
下变频后的中频带通滤波器用来选择信道，称为信道选择滤波器。
此滤波器在确定接收机的选择性和灵敏度方面起着非常重要的作用。
第二下变频是正交的，以产生同相(I)和正交(Q)两路基带信号。
超外差体系结构被认为是最可靠的接收机拓扑结构，因为通过适当地选择中频和滤波器可以获得极佳的选择性和灵敏度。
由于有多个变频级，直流偏差和本振泄漏问题不会影响接收机的性能。
但镜像干扰抑制滤波器和信道选择滤波器均为高Q值带通滤波器，它们只能在片外实现，从而增大了接收机的成本和尺寸。
目前，要利用集成电路制造工艺将这两个滤波器与其它射频电路一起集成在一块芯片上存在很大的困难。
因此，超外差接收机的单片集成因受到工艺技术方面的限制而难以实现。
零中频接收机
由于零中频接收机不需要片外高Q值带通滤波器，可以实现单片集成，而受到广泛的重视。
图2为零中频接收机结构框图。
其结构较超外差接收机简单许多。
接收到的射频信号经滤波器和低噪声放大器放大后，与互为正交的两路本振信号混频，分别产生同相和正交两路基带信号。
由于本振信号频率与射频信号频率相同，因此混频后直接产生基带信号，而信道选择和增益调整在基带上进行，由芯片上的低通滤波器和可变增益放大器完成。
零中频接收机最吸引人之处在于下变频过程中不需经过中频，且镜像频率即是射频信号本身，不存在镜像频率干扰，原超外差结构中的镜像抑制滤波器及中频滤波器均可省略。
这样一方面取消了外部元件，有利于系统的单片集成，降低成本。
另一方面系统所需的电路模块及外部节点数减少，降低了接收机所需的功耗并减少射频信号受外部干扰的机会。
不过零中频结构存在着直流偏差、本振泄漏和闪烁噪声等问题。
因此有效地解决这些问题是保证零中频结构正确实现的前提。
本振泄漏(LO Leakage)
零中频结构的本振频率与信号频率相同，如果混频器的本振口与射频口之间的隔离性能不好，本振信号就很容易从混频器的射频口输出，再通过低噪声放大器泄漏到天线，辐射到空间，形成对邻道的干扰，图3给出了本振泄漏示意图。
本振泄漏在超外差式接收机中不容易发生，因为本振频率和信号频率相差很大，一般本振频率都落在前级滤波器的频带以外。
偶次失真(Even-Order Distortion)
典型的射频接收机仅对奇次互调的影响较为敏感。
在零中频结构中，偶次互调失真同样会给接收机带来问题。
如图4所示，假设在所需信道的附近存在两个很强的干扰信号，LNA存在偶次失真，其特性为y(t)=a1x(t)+a2x2(t)。
若
x(t)=A1cosw1t+A2cosw2t，则y(t)中包含a2A1A2cos(w1-w2)t项，这表明两个高频干扰经过含有偶次失真的LNA将产生一个低
频干扰信号。
若混频器是理想的，此信号与本振信号coswLOt混频后，将被搬移到高频，对接收机没有影响。
然而实际的混频器并非理想， RF口与IF口的隔离有限，干扰信号将由混频器的RF口直通进入IF口，对基带信号造成干扰。
偶次失真的另一种表现形式是，射频信号的二次谐波与本振输出的二次谐波混频后，被下变频到基带上，与基带信号重叠，造成干扰，变换过程如图5所示。
这里我们仅考虑了LNA的偶次失真。
在实际中，混频器RF端口会遇到同样问题，应引起足够的重视。
因为加在混频器RF 端口上的信号是经LNA放大后的射频信号，该端口是射频通路中信号幅度最强的地方，所以混频器的偶次非线性会在输出端产生严重的失真。
偶次失真的解决方法是在低噪放和混频器中使用全差分结构以抵消偶次失真。
直流偏差(DC Offset)
直流偏差是零中频方案特有的一种干扰，它是由自混频(Self-Mixing)引起的。
泄漏的本振信号可以分别从低噪放的输出端、滤波器的输出端及天线端反射回来，或泄漏的信号由天线接收下来，进入混频器的射频口。
它和本振口进入的本振信号相混频，差拍频率为零，即为直流，如图6(a)所示。
同样，进入低噪放的强干扰信号也会由于混频器的各端口隔离性能不好而漏入本振口，反过来和射频口来的强干扰相混频，差频为直流，如图6(b)所示。
这些直流信号将叠加在基带信号上，并对基带信号构成干扰，被称为直流偏差。
直流偏差往往比射频前端的噪声还要大，使信噪比变差，同时大的直流偏差可能使混频器后的各级放大器饱和，无法放大有用信号。
经过上述分析，我们可以来估算自混频引起的直流偏差。
假设在图6(a)中，由天线至X点的总增益约为100 dB，本振信号的峰峰值为0.63 V(在50 Ω中为0 dBm)，在耦合到A点时信号被衰减了60 dB。
如果低噪放和混频器的总增益为30 dB，则混频器输出端将产生大约7 mV的直流偏差。
而在这一点上的有用信号电平可以小到30 μVrms。
因此，如果直流偏差被剩余的70 dB增益直接放大，放大器将进入饱和状态，失去对有用信号的放大功能。
当自混频随时间发生变化时，直流偏差问题将变得十分复杂。
这种情况可在下面的条件下发生：当泄漏到天线的本振信号经天线发射出去后又从运动的物体反射回来被天线接收，通过低噪放进入混频器，经混频产生的直流偏差将是时变的。
由上述讨论可知，如何消除直流偏差是设计零中频接收机时要重点考虑的内容。
交流耦合(AC Coupling)
将下变频后的基带信号用电容隔直流的方法耦合到基带放大器，以此消除直流偏差的干扰。
对于直流附近集中了比较大能量的基带信号，这种方法会增加误码率，不宜采用。
因此减少直流偏差干扰的有效方法是将欲发射的基带信号进行适当的编码并选择合适的调制方式，以减少基带信号在直流附近的能量。
此时可以用交流耦合的方法来消除直流偏差而不损失直流能量。
缺点是要用到大电容，增大了芯片的面积。
谐波混频(Harmonic Mixing)
谐波混频器的工作原理如图7所示。
本振信号频率选为射频信号频率的一半，混频器使用本振信号的二次谐波与输入射频信号进行混频。
由本振泄漏引起的自混频将产生一个与本振信号同频率的交流信号，但不产生直流分量，从而有效地抑制了直流偏差。
图8给出一个CMOS谐波混频器，本振信号的二次谐波可通过CMOS晶体管固有的平方律特性得到。
晶体管M3和M4组成的电路将差分本振电压Vlo+和Vlo-转换为具有二次谐波的时变电流，本振信号的基频和奇次谐波在漏极连接处被抵消，产生谐波混频器所需的本振信号的二次谐波电流，实现谐波混频。
闪烁噪声(Flicker Noise)
有源器件内的闪烁噪声又称为噪声，其大小随着频率的降低而增加，主要集中在低频段。
与双极性晶体管相比，场效应晶体管的噪声要大得多。
闪烁噪声对搬移到零中频的基带信号产生干扰，降低信噪比。
通常零中频接收机的大部分增益放在基带级，射频前端部分的低噪放与混频器的典型增益大约为30 dB。
因此有用信号经下变频后的幅度仅为几十微伏，噪声的影响十分严重。
因此，零中频结构中的混频器不仅设计成有一定的增益，而且设计时应尽量减小混频器的噪声。
图8所示的谐波混频器中晶体管M1和M2由射频差分信号Vrf+和Vrf-驱动，M1和M2是噪声的主要来源，注入电流Io的作用是减少晶体管M1和M2中的电流，从而减小噪声。
I/Q失配(I/Q Mismatch)
采用零中频方案进行数字通信时，如果同相和正交两支路不一致，例如混频器的增益不同，两个本振信号相位差不是严格的90o，会引起基带I/Q信号的变化，即产生I/Q失配问题。
以前I/Q失配问题是数字设计时的主要障碍，随着集成度的提高，I/Q失配虽已得到相应改善，但设计时仍应引起足够的重视。