超外差接收机设计

超外差接收机设计

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第一章技术指标（基本函概）

图表1传统的两级变频超外差接收机框图

1.1接收信号频段

1.2接收机噪声系数

1.3接收机增益

1.4接收机RF和IF滤波器指标

包括通带插损、阻带抑制和带内波动等。RF滤波器（预选器）主要功能是：·限制输入信号的带宽以使互调失真最小；

·削弱寄生响应，主要是镜象频率和1/2中频频率问题；

·抑制本振能量，以防止其到达天线。

IF滤波器主要功能是相邻信道选择性ACS和接收机三阶互调系数改善。

1.5灵敏度：

接收机正常工作条件：输出功率和输出信噪比达到要求。所以，接收机灵敏度为在给定要求的输出信噪比（误码率）的条件下，接收机所能检测到的最低（最小）输入信号电平。与信道类型和传播情况有关。

1.6动态范围

接收机高性能工作所能承受的信号变化范围。

1.7阻塞和杂散响应抑制

由于一些无用信号的存在，使接收机接收有用信号质量降低而不超过一定限度的能力。

1.8互调响应抑制

指接收机在与有用信号频率某一特定关系的两个或多个干扰信号存在时。收信机接收有用信号的质量降低不超过一定限度的能力。

1.9相邻信道选择性(ACS)

指当相邻信道上存在信号时，接收机有用信号质量降低不超过一定限度的能力。

该指标检验接收机邻道选择性。ACS定义为指定信道的接收滤波器在该信道上的衰减和对相邻信道信号的衰减的比率。

1.10杂散辐射

指发射机不发射功率时，在天线口测得的由接收机引起的辐射功率，主要是天线连接器和机箱的辐射引起。

第二章设计关键器件选型

2.1射频滤波器指标

接收链路上的RF滤波器主要用于对带外阻塞电平、混频镜像和半中频点的抑制，根据分析的结果，可以确定接收链路上RF滤波器的技术指标。发射链路上RF滤波器主要用于抑制发射机输出的杂散，如本振泄漏、谐波等。

下表为大唐TD-SCDMA对RF滤波器的要求，主要来自于协议要求（其中灰色部分为发射要求），（对于有些频率评论不太清楚）但是imger(IF/2)＝LO-IF/2本文其他地方没有提及，主要是：

LO-imger(IF/2)＝IF/2的二次谐波。

表格 1 大唐TD中RF滤波器指标

2.2中频滤波器指标

1.考虑接收机IIP3，为了减小IF滤波器后面的链路对整机IIP3的影响，在IF滤波

器偏离中心频率（测试频率）处，提出滤波器选择性S的值，要求S大。

2.对于收信机，中频滤波器主要考虑选频和ADC之前的抗混叠滤波，在发信通道上中

频滤波器主要用于抑制DAC输出的镜像。

下面参考大唐TD－SCDMA设计：

2.3混频器的选择

对于发信机，混频器关键在于LO 到RF 端口的隔离。为了获得良好得线性度，混频器输入口输入信号要小，通常负十几dBm （具体要通过评估板测试看看），同时高的本振电平也可以提高混频器线性度（参考本文3.2）。

对于收信机，混频器主要指标是IIP3（主要3阶互调成分）和IIP2（主要半中频），采用高的LO 电平，可以提高混频器的IIP3。

第三章 问题解答

3.1双平衡无源混频器P LO 和RF 入口P -1dB 关系

在TD －SCDMA 系统RXB 和TXB 中，本振信号采用的是17 dBm 的大信号，采用如此大信号的原因如下。对于RXB 和TXB 中采用的无源混频器的基本电路结构如下图所示。

图表 2无源混频器基本电路结构

在该电路中输入输出两个变压器由于其对共模成分的抑制，从而实现了LO 、IF 和RF 这三者之间的相互隔离，实现值在30 dB 以上，符合所用混频器SYM-22H 数据手册上的指标。对于上图所示的混频器的基本结构，4个二极管的作用是在本振信号的激励下产生周期的开关功能，从而本振信号的幅度必须要大于二极管的开启电压。对于Ge 二极管而言，开启电压的峰值是0.35 V ，（均值21）从而本振信号的强度必须大

于

()dBm 9.61000250235.0log 102=⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛⨯⨯⨯≥LO P （1）

此时为保证正常工作，输入的射频信号幅度必须满足

22LO RF LO V V V ≤≤-

（2）

从而输入射频信号的强度就必须小于

dBm

1100025035.0log 102≈⎪⎪⎭⎫

⎝⎛⨯⨯≤RF

P

（3）

1 dBm 最大输入射频信号强度的指标并不是很好。根据SYM-22H 数据手册，其最大输入信号可到10 dBm 。对于这样的指标，混频器的基本电路结构必须改变，也既是每个二极管都用3个二极管来替换，如下图所示。

则此时输入射频信号的强度就为

()dBm 101000250335.0log 102≈⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛⨯⨯⨯≤RF

P

（4）

同样本振信号就必须满足

()dBm 1610002502335.0log 102=⎪⎪⎭⎫

⎝⎛⨯⨯⨯⨯≥LO

P

（5）

这就是为什么在SYM-22H 数据手册中，最大输入信号的指标要达到10 dBm ，本

振信号必须为17 dBm 的原因。

3.2半中频信号的抑制来自何处？

SYM-22H 混频器对半中频信号自然就有40 dB 以上的抑制，这种抑制来自何处？通过对电路结构的分析可以得到解释。

由于本振信号的激励，使得二极管桥周期开关，形成开关电路。理想情况下，开关电路的特性可表示为下图。

此时开关函数的傅立叶级数展开为

()∑

∞

=⎪⎭⎫ ⎝⎛=12sin 2sin 4)(n LO t n n n t K ωππ

（6）

最终，输出中频信号为

()RF t n n n IF n LO ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑

∞

=12sin 2sin 4ωππ

（7）

对于半中频而言，是由本振的2次谐波和射频的2次谐波混叠产生。根据公式（6），

本振的2次谐波（n = 2）不存在，也既是说理想情况下，双平衡无源混频器对任何偶次谐波的抑制为无穷大。但是实际情况下，电路不能做到完全的平衡，例如下图所示。