无线通信系统和收发信机结构 ppt课件

c
LO


LO IF IF
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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8
– 复混频 2
xIt + jxQt
yIt + jyQt
cosct – j sinct
xIt
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《射频集成电路设计基础》讲义
无线通信系统和收发信机结构
Q 概述
Q 混频：更数学地看问题
Q 无线接收机 * 超外差(Super-heterodyne)结构 * 零中频接收机 * 镜像抑制接收机 * 低中频结构 * 二次变频宽中频接收机
Q 无线发射机 Q 附录
* 镜像抑制混频原理推导
Q 参考文献
东南大学射频与光电集成电路研究所 陈志恒 , Nov-4, 2002
• 收发机结构对集成度和成本的影响
– 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
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2
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• 中频 (Intermediate Frequency)
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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

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xt cosct

c

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+
c
+
-1- 2
–
c
(2a)
sin
ct

-j- 2
+
c

–
--j 2
–
c

(2b)
但是复信号可能只存在单边频率分量，例如
e–jct = cosct – j sin ct
(3a)
e–jct + c
(3b)
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5
– 下变频：射频 基带 RF
c – LO = IF
cos LOt
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IF
c

c
IF
LO

LO

IF
LO
LO
IF
IF IF
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6
– 镜像频率 RF+IMG
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IF+Interference
cos LOt
c

c
LOIF LOIF
IF IF
IF IF LO
LO IF IF
LO

LO

IF IF
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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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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
xt Xj
Xj = X–j
(1)
例如
cos c t

-1- 2
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
» 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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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
» 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
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无线接收机
• Βιβλιοθήκη Baidu收机概述
LNA
Mixer
IF AMP
BB
RF Filter 1
RF Filter 2
IF Filter
Injection Filter
LO
– RF Filter 1
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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
cos LOt yIt

–sin LOt
LO

c
LO IF IF

xQt
yQt
cos LOt
yIt = xItcos ct + xQt sinct yQt = xQt cosct – xIt sinct
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