零中频接收机
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。
零中频接收机设计
零中频接收机设计2013年09月24日13:09eechina分享关键词：零中频,接收机作者在：冷爱国，TI公司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。
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。
差频接收机、零中频接收机和低中频接收机的特点
差频接收机、零中频接收机和低中频接收机的特点现代通信系统中，无线电通信经常采用超外差接收机。
超外差接收机又分为差频接收机、零中频接收机和低中频接收机。
这些接收机都具有各自特点和适用范围。
本篇文章将介绍这三种常见的接收机的特点和优劣。
差频接收机差频接收机又叫中频放大器接收机，它是将收到的信号变换到固定的中频附近进行放大、滤波和检波的一种接收机。
差频接收机广泛应用于广播、电视、短波和卫星通信等各个领域。
差频接收机的特点如下：特点1.差频接收机主要采用变频器将高频信号变频到中频，中频通常在几百千赫范围内，然后再经过放大、检波、滤波等处理，使得中频附近的信号能够被更好地处理并转换成基带信号。
2.差频接收机对中频的抑制能力强，因此可以减少本地环境中中频信号的干扰，提高接收的信噪比。
3.差频接收机采用中频变换的方式，使得信号的处理更加方便，可以采用先进的数字信号处理技术。
4.差频接收机的灵敏度高，一般可以接收到较低功率的信号。
缺点1.差频接收机对频率的稳定性要求高，要保证中频与声频的稳定性，需要采用较好的频率稳定度的元器件。
2.差频接收机需要设计多级放大器，不利于解决干扰和放大器之间的交叉调制等问题。
3.差频接收机的欠采样带宽存在，使采样频率必须要大于两倍的中频。
零中频接收机零中频接收机也叫直接变频接收机，它的特点是直接把接收到的信号变换成基带信号进行处理，而不像差频接收机一样进行中频变换。
零中频接收机广泛应用于卫星通信、雷达、导航等领域。
零中频接收机的特点如下：特点1.零中频接收机的本地振荡器可以直接调制信号的频率，所以可以避免中频变换及其稳定性和干扰等问题。
2.由于无中频频率的限制，零中频接收机可以节省中频滤波器和放大器部分的复杂度和量。
3.零中频接收机可以直接处理宽带信号，使其更适用于大数据传输和快速采样。
4.零中频接收机的频率选择性较IV阶，利于滤波器设计，抗混频干扰能力较强。
缺点1.零中频接收机需要解决镜像干扰、频率合成相位以及漂移等问题。
CDMA零中频接收机之剖析与探讨
CDMA零中频接收机之剖析与探讨CDMA（Code Division Multiple Access）是一种无线通信技术，常用于手机通信系统中。
在CDMA系统中，零中频接收机是其中一种重要的组成部分。
零中频接收机是将接收的射频信号转换为零中频信号处理的设备。
在本文中，我们将对CDMA零中频接收机的原理进行分析和讨论。
CDMA零中频接收机的工作原理是基于扩频技术。
在CDMA系统中，不同用户的信号通过不同的扩频码进行扩频处理，以实现用户之间的分离。
在接收端，零中频接收机首先进行射频信号的放大和滤波处理，以增强信号的强度和减小噪声的影响。
然后，接收机通过扩频码和本地扩频码进行相关处理，将信号从射频频率转换到中频频率。
零中频接收机的核心部件是相关器。
相关器通过将接收信号与本地扩频码进行相关运算，提取出感兴趣的用户信号。
这个过程中，相关器会将其他用户的信号抑制掉，实现用户信号的分离。
相关器的伪噪声功率和动态范围是衡量零中频接收机性能的重要指标。
较高的伪噪声功率可以减小噪声的影响，提高接收机的灵敏度；而较大的动态范围可以容纳更多用户的信号，提高系统的容量。
除了相关器，零中频接收机还包括其他一些组成部分，如频率转换器、滤波器、放大器等。
频率转换器可以将接收信号的频率转换到中频频率范围内，方便后续处理。
滤波器可以选择出特定的信号频带，减小干扰信号的影响。
放大器可以增强信号的强度，提高接收机的灵敏度。
在CDMA系统中，零中频接收机的性能对系统的性能有着重要的影响。
良好的接收机设计可以提高系统的容量和覆盖范围。
因此，研究和优化零中频接收机的性能是CDMA系统设计中的重要任务之一总之，CDMA零中频接收机是CDMA系统中的重要组成部分，主要负责将接收信号转换到中频频率范围内，并通过相关器进行信号的分离。
零中频接收机的性能直接影响着系统的容量和覆盖范围。
在未来的研究中，我们可以进一步探讨零中频接收机的优化方法和技术，以提高系统的性能和可靠性。
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》课件
零中频接收机是一种创新的接收机技术，具有广泛的应用前景。本课件将介 绍零中频接收机的概念、工作原理、优点、应用以及未来发展趋势。
什么是零中频接收机
零中频接收机是一种新型的接收机技术，相对于传统中频接收机具有很多优点。让我们来了解一下这种创新的 技术。
零中频接收机的工作原理
2 雷达系统
3 空间探测器
利用零中频接收机的技术， 在雷达系统中可以实现更 精确的目标探测和跟踪， 提高系统的性能。
对于空间探测器，零中频 接收机能够提供更高灵敏 度的信号接收，帮助科学 家更好地探索宙。
零中频接收机的发展趋势
1
高速数字信号处理技术的发展
随着高速数字信号处理技术的发展，零中频接收机的性能将不断提升，进一步拓 宽其应用范围。
2
高精度时钟技术的发展
高精度时钟技术的发展将使得零中频接收机的频率测量更加精确，提高系统的稳 定性和性能。
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高速数字转换技术的发展
高速数字转换技术的发展将进一步提高零中频接收机的信号采样速率和分辨率， 满足更高要求的应用场景。
结论
零中频接收机是一种新型的接收机技术，广泛应用于通信、雷达和空间探测器等领域。随着相关技术的发展， 这种创新的接收机技术将有着广阔的应用前景。
了解零中频接收机的工作原理，需要了解它的组成部分和零中频技术的原理。 让我们深入探讨一下这个技术的内部机制。
零中频接收机的优点
降低噪声系数
通过零中频技术，零中频接收机可以降低混频 器的噪声系数，提高接收信号的质量。
节约成本和空间
由于零中频接收机的设计，可以减少多个滤波 器的成本和占用的空间，提高系统的效率。
减少失真和干扰
相比于传统中频接收机，零中频接收机能够减 少信号失真和干扰，提供更清晰、更可靠的信 号。
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零中频架构（Zero IF Architecture）是一种在接收机中广泛应用的信号处理架构。
它的主要优点是可以实现更低的功耗、更简单的电路设计和更高的灵敏度。
本文将对零中频架构在接收机中的应用进行分析。
在传统的中频接收机中，接收到的高频信号经过放大、混频、滤波等一系列处理，最终将信号转换为基带频率。
而零中频架构将中频的概念彻底消除，直接将接收到的信号转换为基带频率。
零中频架构也被称为“直下式架构”或“零中频转换”。
在零中频架构中，接收机的输入端直接接收到接收信号，然后通过一系列放大器将信号放大到合适的电平。
接着，使用两个正交的混频器将信号转换为基带频率，同时进行IQ 解调。
通过低通滤波器将解调后的信号进行滤波，去除不需要的高频噪声。
相比传统的中频架构，零中频架构具有许多优势。
由于直接转换到基带频率，可以避免中频降频和升频的过程，减少功耗。
由于消除了中频率带，可以减少对中频滤波器的需求，简化了电路设计。
由于直接接收到基带信号，信号的动态范围更宽，灵敏度更高。
零中频架构在无线通信领域得到了广泛的应用。
在手机、无线局域网和蓝牙等无线通信系统中，零中频架构可以用于接收机的设计。
通过采用零中频架构，可以降低功耗、提高接收灵敏度和减小尺寸。
零中频架构还可以应用于卫星通信、雷达系统和无线电频谱监测等领域。
在这些应用中，由于零中频架构的优势，可以实现更高的性能和更低的成本。
零中频架构也存在一些挑战和限制。
由于直接处理基带信号，对放大器和混频器的要求更高，需要更低的非线性和更高的精度。
由于基带信号覆盖的频率范围广，带来了更高的动态范围要求。
零中频架构在接收机中的应用具有显著的优势和一定的限制。
随着技术的进步和工艺的改进，相信零中频架构将会在未来得到更广泛的应用，并不断发展和完善。
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零中频架构（Zero-IF Architecture），又称为直接转频（Direct Conversion）或基带转频（Baseband Conversion）架构，是一种广泛应用于接收机中的电路架构。
本文将分析零中频架构在接收机中的应用。
零中频架构的基本原理是将接收机的接收信号直接转换到基带频率进行处理，避免了传统接收机中频调谐器和混频器的使用。
在零中频架构中，接收信号首先经过低噪声放大器进行信号放大，然后通过电路将信号直接下变频到基带频率。
与传统的超外差架构相比，零中频架构具有简化电路、提高性能和降低功耗等优势。
零中频架构在接收机中的主要应用之一是数字通信系统。
在数字通信中，零中频架构能够直接将接收信号下变频到基带频率，提供高质量的信号恢复和解调能力。
零中频架构能够通过数字信号处理算法对接收信号进行复杂的信号处理，例如解调、频谱分析和信号调理等。
零中频架构适用于各种数字通信系统，如手机通信、卫星通信和宽带通信等。
零中频架构还可以应用于无线电广播接收机。
在传统的无线电广播接收机中，频率调谐和混频是接收信号必经的过程，会损耗信号质量和增加电路复杂度。
而使用零中频架构可以直接将信号下变频到基带频率，提供更好的信号质量和音频恢复能力。
零中频架构的低功耗特性也使得其成为移动设备和电池供电设备中理想的无线电广播接收方案。
零中频架构还可以应用于雷达和无线电频谱监测系统等应用领域。
在高频雷达中，零中频架构可以提供更好的信号探测和目标跟踪能力。
零中频架构在无线电频谱监测系统中可以实现更高的灵敏度和动态范围，提供更全面的频谱分析和科学研究能力。
零中频架构在接收机中具有广泛的应用前景。
它不仅可以提供高质量的信号恢复和解调能力，还可以简化电路、降低功耗和提高性能。
随着技术的不断进步和应用需求的增加，零中频架构将在各种通信和雷达系统中得到更广泛的应用。
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。
《零中频接收机》课件
研究零中频接收机的线性化技术，降低非线性失真和噪声，提高信 号质量。
高效实现方法
研究零中频接收机的低复杂度实现方法，降低功耗和成本，提高其实 用性。
THANKS
感谢观看
高线性度
由于没有中频滤波器，零中频 接收机能够提供更好的线性度 ，提高了信号的保真度。
低噪声
由于减少了中频电路，零中频 接收机的噪声系数也相应降低 ，提高了信号的信噪比。
易于集成
由于结构简单，零中频接收机 更容易实现小型化和集成化。
挑战
镜像抑制问题
零中频接收机在接收信号时 ，会同时接收到目标信号和 镜像信号，需要采取措施抑 制镜像信号。
特点
结构简单、低功耗、低成本、易 于集成。
工作原理
01
02
03
信号输入
射频信号通过天线接收， 经过低噪放增益放大后进 入混频器。
混频
射频信号与本振信号混频 ，直接下变频到基带信号 。
信号处理
基带信号经过滤波、放大 、解调等处理，最终输出 原始信息。
历史与发展
起源
20世纪90年代，随着微电 子技术的进步，零中频接 收机概念被提出。
解决方案
采用数字滤波器进行镜像抑制
通过数字滤波器对接收到的信号进行处理，抑制镜像信号的影响。
优化本振电路设计
通过优化本振电路的设计，降低本振信号的泄露。
采用开关电源进行电源管理
通过采用开关电源技术，实现高效、稳定的电源管理。
采用校准技术解决通道一致性问题
通过校准技术对接收机的各个通道进行校准，确保通道间的一致性。
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零中频接收机的未来展望
技术发展趋势
集成化
随着微电子技术的发展，零中频接收机将更加集成化，体积更小 ，功耗更低。
超外差、低中频、零中频比较
超外差、低中频、零中频比较超外差接收机(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？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。
缺点(dr awback)：1．由于信道选择性完全是在基带有源低通滤波器实现的，所以诸如大的动态范围、低噪声和良好的线性度这些指标要求使得有源低通滤波器的设计和实现非常困难。
2．需要直流消除电路。
由本振自混频(self-mix)和强干扰信号自混频在基带产生的直流电压会恶化接收信号，需要用到直流消除技术。
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零中频架构（Zero Intermediate Frequency, ZIF）是一种在接收机中广泛应用的架构。
它采用数字信号处理技术，将射频信号直接转换成基带信号，避免了传统中频处理步骤，从而简化了接收机结构、提高了系统灵敏度和动态范围，降低了成本。
本文将从零中频架构的基本原理、在接收机中的应用以及其优缺点等方面进行分析。
一、零中频架构的基本原理传统接收机结构中，射频信号首先经过射频前端放大和滤波处理，然后转换成中频信号，再经过中频放大和滤波处理，最后才转换成基带信号进行数字处理。
这种结构存在诸多问题，如中频放大器要求稳定的工作状态、对抗干扰能力不足、成本高等。
而零中频架构通过直接将射频信号转换成数字基带信号，避免了中频处理步骤，简化了系统结构，提高了系统性能。
零中频架构的实现需要采用混频器和数字信号处理器。
混频器是将射频信号与本地振荡信号进行非线性混合，得到中频信号的器件。
在零中频架构中，混频器的本地振荡信号频率与射频信号频率相近，以实现零中频的效果。
利用数字信号处理器对混频器输出的中频信号进行采样、滤波、解调和解码等处理，最终得到数字基带信号。
二、零中频架构在接收机中的应用1. 通信系统在通信系统中，零中频架构可以应用于各种无线通信标准，如LTE、5G等。
采用零中频架构的接收机可以提高系统的动态范围和频谱效率，同时降低系统成本和功耗。
零中频架构还能够实现宽带通信和多模式通信的支持，提升系统的灵活性和适用性。
2. 民用雷达系统在民用雷达系统中，零中频架构可以应用于大气观测雷达、气象雷达、航空雷达等领域。
采用零中频架构的雷达系统可以提高系统的灵敏度和目标分辨率，同时降低了系统的体积和功耗。
零中频架构还能够实现雷达系统的数字波形产生和相干处理，提升系统的性能和灵活性。
三、零中频架构的优缺点1. 优点（1）系统结构简单：零中频架构避免了中频处理步骤，简化了接收机结构，减少了系统的体积和重量。
WCDMA之零中频接收机原理剖析大全
WCDMA之零中频接收机原理剖析大全在WCDMA系统中，零中频接收机的主要功能是将接收到的射频信号转化为基带信号，以便进行解调和处理。
零中频接收机由射频前端和中频部分组成。
射频前端负责将接收到的射频信号进行放大、滤波和频率转换，以方便后续的处理。
射频前端通常由低噪声放大器、混频器和滤波器等组成。
低噪声放大器负责将射频信号放大到合适的水平，以提高系统的灵敏度和抗干扰能力。
混频器则负责将射频信号的频率转换到中频，并通过滤波器对不需要的频率进行滤波。
中频部分负责将转换后的中频信号进行进一步处理，以提取出所需的基带信号。
中频部分通常由中频放大器、低通滤波器和解调器等组成。
中频放大器负责将中频信号放大到适当的水平，以提高系统的灵敏度和动态范围。
低通滤波器则负责将不需要的高频成分滤除，以达到提取基带信号的目的。
解调器则负责对经过滤波的信号进行解调，以提取出所需的基带信号。
WCDMA零中频接收机的核心原理是基于码分多址技术。
在WCDMA系统中，每个用户具有唯一的扩频码或信道码，不同用户之间的扩频码是正交的。
当多个用户同时传输信号时，接收机可以通过将收到的信号与相应的扩频码进行相关运算，实现对特定用户的信号的提取。
具体而言，接收机首先将接收到的射频信号与自身的扩频码进行相关处理，以提取出所需用户的信号。
然后，经过滤波和放大处理后的信号通过解调器进行解调，并通过数字信号处理器进行进一步的处理和解码，最终得到原始的基带信号。
总结起来，WCDMA零中频接收机的原理是将接收到的射频信号通过射频前端的放大、滤波和频率转换，将其转化为中频信号。
然后，通过中频部分的放大、滤波和解调，实现对所需用户信号的提取和解调。
这样，我们就可以得到原始的基带信号，以进行后续的处理和解码。
这就是WCDMA零中频接收机原理的详细剖析。
通过对WCDMA零中频接收机原理的深入了解，可以更好地理解WCDMA系统的工作原理，并为相关技术的设计和优化提供指导。
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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参考文献
1.
2.
向新. 软件无线电原理与技术[M]. 向新. 软件无线电原理与技术[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社, 西安电子科技大学出版社, 2008. 余志平，周润德. 射频微电子[M]. 余志平，周润德. 射频微电子[M]. 北京： 清华大学出版社, 清华大学出版社, 2006
假设本振信号的I路和Q 假设本振信号的I路和Q路相位是
其中
和
分别为幅度和相位误差。
3.2 I/Q失配 I/Q失配
低通滤波后的结果为
相位不平衡使每一个信道上都 叠加了其它信道的一部分数据。
3.3 偶数阶失真
偶数阶失真示意
3.3 偶数阶失真
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。
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。
3.2 I/Q失配 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 信号。我们现在来看I/Q两路不平衡对系统 产生的影响。 假设接收到的信号为 其中a 其中a和b等于1或者-1。 等于1或者-
3.2 I/Q失配 I/Q失配
3.1直流偏移 3.1直流偏移
直流偏移对系统的影响
直流信号可以使级电路饱和，从而淹没有用信 号。
直流偏移的消除
如果直流偏移是稳定的，则消除并不困难。但 由于环境是时变的，以及从本振泄露的信号也是 时变，因此直流偏移也是时变的。消除时变的直 流失调信号，较为困难。直流失调的补偿方法有 以下几种。
3.1直流偏移 3.1直流偏移
2.零中频接收机简介 2.零中频接收机简介
正交下பைடு நூலகம்频的零中频接收机
2.零中频接收机简介 2.零中频接收机简介
零中频接收机的优点 1.镜像问题被克服了，因此不需要镜像 1.镜像问题被克服了，因此不需要镜像 滤波器。 2.低通滤波器的信号都易于单片实现， 2.低通滤波器的信号都易于单片实现， 降低了系统复杂度。
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。
1.频率调整 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。
3.1直流偏移 3.1直流偏移
2.电容耦合 2.电容耦合
电容耦合框图
3.1直流偏移 3.1直流偏移
2.电容耦合 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。
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。
3.5 本振泄露
本振泄露到天线后，除了反射到接收端 形成直流偏移外，发射出去也会对使用相 同标准的其它接收造成干扰。 无线标准的设计以及联邦通信协会(FCC) 无线标准的设计以及联邦通信协会(FCC) 的规定都对带内的LO辐射量的上界进行了 的规定都对带内的LO辐射量的上界进行了 限制，典型值是-50~-80dBm。 限制，典型值是-50~-80dBm。
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.直流偏移 1.直流偏移 2.I/Q失配 2.I/Q失配 3.偶数阶失真 3.偶数阶失真 4.1/f噪声 4.1/f噪声 5.LO泄露 5.LO泄露
3.1直流偏移 3.1直流偏移
直流偏移是零中频接收机面临的一个重要问 题。直流偏移产生的原因产生的原因很多。其中 最主要的原因是本振信号的泄露。泄露的信号再 从输入端输入，与本振信号混频，产生直流信号。