通信射频电路4 无线通信收发系统结构ppt课件
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式接收机
（1）两条变频支路特性完全一致 信号幅度、增益、时延特性等 （2）精确正交
超外差式接收机
为保证正交性，上方案有如下改进：
BPF2
VRF
本振 -п/2
BPF2
- VIF
π/2
+
Weaver镜频抑制方案
超外差式接收机
第四章 无线通信接收/发送系 统结构（方案）
概述
当今的无线通信系统一般都有接收和发送 两个部分组成。
发送系统的任务是完成基带信号对载波的 调制，并将其变频至通信频段，再以足够 的功率发射出去。因为在发射机附近其输 出信号为频段内的大功率信号，故应尽可 能减少它对相邻信道的干扰，故其主要指 标为：频谱、功率和效率。
fLOfRFfIF945~970M Hz fimfRF2fIF955~980M Hz
2.低本振 fLOfRFfIF925~950M Hz
fimfRF2fIF915~940M Hz
超外差式接收机
3.比较高本振时 当fRF位于频段低端，fim也位于频段内高端 低本振时
当fRF位于频段高端，fim也位于频段内低端 4.若增大fIF(=70MHz)，则无论是高本振还 是低本振，镜频都不会进入通信频段，故 可用BPF1滤除之。然而却不利于大增益的 IFA信道滤波及解调。
接收系统方案
系统方案的考虑 对接收系统来讲，其系统方案的考虑主要 针对选择性和灵敏度。 一、选择性 包含两个方面：
接收系统方案
1.选出有用信号 2.抑制干扰和无用信号。 二者通常是联在一起的。一般而言，选出 有用信号较为容易，而抑制干扰和无用信 号则更难。 例如：900MHz GSM通信，信道间隔 200KHz，这本身就要求选频滤波器要有 较高Q值。若中频再选取不当，镜像干扰 也很难抑制！
VB(t)V2RFcos(LORF)tV2imcos(LOim)t
超外差式接收机
取： L O R F 0,L O im 0
VC(t)V2 RFcos(LORF)tV 2 imcos(LOim)t VIF(t)VC(t)VB(t)VRFcos(LORF)t
超外差式接收机
三、直接下变频（零中频）接收机 取ωLO= ωRF，即将RF信号直接变频到基带， 没有镜像干扰问题。
BPF
LNA
LPF 本振
π/2 LPF
限幅检测 限幅检测
超外差式接收机
优点： （1）无镜频干扰 （2）便于集成化（输出频率低）
超外差式接收机
缺点： （1）频率窜透。 因为ωRF= ωLO，故很容易发生频率窜透。 a.大功率本振向射频端的窜透，易对附近 的邻信道通信造成干扰。 b.相互间的其他窜透还可能带来直流漂移 问题（对同频信号混频器起鉴相作用，不 同的相差对应不同的直流电平。）
概述
发送部分的基本框图如下：
待发 基带信号
调制
中放变频
功放
模拟电路（传统系统） 发信机
发射天线
概述
接收系统则刚好相反，它要从众多的电波 中选出有用信号，经变频、放大后解调出 基带信号，因此其主要指标是灵敏度和选 择性。 另外，合成一台设备内的收/发系统，一般 都共用同一根天线，因此，必须有良好的 隔离性。
概述
接收的过程方框图如下：
基带输出 信号
解调
中放变频
选频放大
模拟电路（传统系统） 收信机
接收天线
概述
故而对无线通信系统而言、其关键技术问 题有： （1）选用合适的调制方式与解调措施 （2）足够的选择性与灵敏度范围 （3）高效率的功率放大器 （4）发射信号的优良频谱特性 （5）良好的天线效率与隔离度
接收系统方案
二、灵敏度 也包含两个方面： 1.接收微弱信号的能力 2.线性动态范围 这主要是空间信号不但微弱，而且因路径 的多样性，信号大小起伏也很大。
超外差式接收机
一、单次变频超外差式接收机
R F IFRFLO
BPF1
LNA
BPF2
IFA
LO
本振 LO
BPF2 解调
超外差式接收机
此方案特点： 1.BPF1用作频带选择 2.BPF2用作信道选择 3.适用于信号载频远高于中频频率的情况。 4.信号在较低的固定中频上放大，ADC和 解调较容易
超外差式接收机
缺点：组合干扰频率点太多 1.镜像干扰 一般选ωIF>B/2 2.组合干扰 减小混频器非线性为主。
超外差式接收机
例：GSM下行频段935~960MHz，若选 fIF=10MHz，试确定本振频率即干扰镜频 范围。 解：1.高本振
LPF
ADC
BPF
LNA
本振2 LPF
π/2
本振1
LPF
LO1
ADC
借鉴二次外差式接收机抑制干扰能力强的
特点，对零中频接收方案的改进。若再加 上AFG的应用，可以克服直流漂移问题。 （本振自锁相）
超外差式接收机
五、镜频抑制接收机
V A (t)
BPF2
π/2
V C (t)
V R F ( t ) 本振
超外差式接收机
（2）ωLO要求不但与ωRF同频 ，而且要求 相位关系固定，因此，本方案要做载波提 取与锁相同步，对移动通信（有多普勒频 移）更必须如此。 （3）混频器要求较高的线性度，且端口 间隔离度要求也很高。 （4）1/f噪声和两支路匹配、低通滤波器 设计问题等
超外差式接收机
四、宽带零中频接收机
超外差式接收机
二、二次变频超外差式接收机
为了兼顾镜频抑制（高中频），信道选 择性，IFA的稳定性以及降低对解调器 的要求（低中频），于是便有了二次变 频超外差接收机。
BPF1
LNA
IF 1
BPF2
IFA
1
IF 2
BPF3
IFA
解调
2
本振1 LO1
本振2 LO2
超外差式接收机
设计原则： 一中频ωIF1尽量高以便于抑制镜像干扰。 二中频ωIF2尽量低以便于抑制邻道干扰和 降低解调器难度。 信道增益的大部分由IFA2完成。
BPF
LNA
π/2
BPF2
+ +
V B (t)
Hartley镜频抑制接收机
超外差式接收机
镜频抑制原理：利用带通信号移相π/2相 当于Hilbert变换（正交滤波）的特性。
设：
VRF(t) VRF cosRFt Vim(t) Vim cosimt
有 VA(t)V2RFsin(LORF)tV2imsin(LOim)t
（1）两条变频支路特性完全一致 信号幅度、增益、时延特性等 （2）精确正交
超外差式接收机
为保证正交性，上方案有如下改进：
BPF2
VRF
本振 -п/2
BPF2
- VIF
π/2
+
Weaver镜频抑制方案
超外差式接收机
第四章 无线通信接收/发送系 统结构（方案）
概述
当今的无线通信系统一般都有接收和发送 两个部分组成。
发送系统的任务是完成基带信号对载波的 调制，并将其变频至通信频段，再以足够 的功率发射出去。因为在发射机附近其输 出信号为频段内的大功率信号，故应尽可 能减少它对相邻信道的干扰，故其主要指 标为：频谱、功率和效率。
fLOfRFfIF945~970M Hz fimfRF2fIF955~980M Hz
2.低本振 fLOfRFfIF925~950M Hz
fimfRF2fIF915~940M Hz
超外差式接收机
3.比较高本振时 当fRF位于频段低端，fim也位于频段内高端 低本振时
当fRF位于频段高端，fim也位于频段内低端 4.若增大fIF(=70MHz)，则无论是高本振还 是低本振，镜频都不会进入通信频段，故 可用BPF1滤除之。然而却不利于大增益的 IFA信道滤波及解调。
接收系统方案
系统方案的考虑 对接收系统来讲，其系统方案的考虑主要 针对选择性和灵敏度。 一、选择性 包含两个方面：
接收系统方案
1.选出有用信号 2.抑制干扰和无用信号。 二者通常是联在一起的。一般而言，选出 有用信号较为容易，而抑制干扰和无用信 号则更难。 例如：900MHz GSM通信，信道间隔 200KHz，这本身就要求选频滤波器要有 较高Q值。若中频再选取不当，镜像干扰 也很难抑制！
VB(t)V2RFcos(LORF)tV2imcos(LOim)t
超外差式接收机
取： L O R F 0,L O im 0
VC(t)V2 RFcos(LORF)tV 2 imcos(LOim)t VIF(t)VC(t)VB(t)VRFcos(LORF)t
超外差式接收机
三、直接下变频（零中频）接收机 取ωLO= ωRF，即将RF信号直接变频到基带， 没有镜像干扰问题。
BPF
LNA
LPF 本振
π/2 LPF
限幅检测 限幅检测
超外差式接收机
优点： （1）无镜频干扰 （2）便于集成化（输出频率低）
超外差式接收机
缺点： （1）频率窜透。 因为ωRF= ωLO，故很容易发生频率窜透。 a.大功率本振向射频端的窜透，易对附近 的邻信道通信造成干扰。 b.相互间的其他窜透还可能带来直流漂移 问题（对同频信号混频器起鉴相作用，不 同的相差对应不同的直流电平。）
概述
发送部分的基本框图如下：
待发 基带信号
调制
中放变频
功放
模拟电路（传统系统） 发信机
发射天线
概述
接收系统则刚好相反，它要从众多的电波 中选出有用信号，经变频、放大后解调出 基带信号，因此其主要指标是灵敏度和选 择性。 另外，合成一台设备内的收/发系统，一般 都共用同一根天线，因此，必须有良好的 隔离性。
概述
接收的过程方框图如下：
基带输出 信号
解调
中放变频
选频放大
模拟电路（传统系统） 收信机
接收天线
概述
故而对无线通信系统而言、其关键技术问 题有： （1）选用合适的调制方式与解调措施 （2）足够的选择性与灵敏度范围 （3）高效率的功率放大器 （4）发射信号的优良频谱特性 （5）良好的天线效率与隔离度
接收系统方案
二、灵敏度 也包含两个方面： 1.接收微弱信号的能力 2.线性动态范围 这主要是空间信号不但微弱，而且因路径 的多样性，信号大小起伏也很大。
超外差式接收机
一、单次变频超外差式接收机
R F IFRFLO
BPF1
LNA
BPF2
IFA
LO
本振 LO
BPF2 解调
超外差式接收机
此方案特点： 1.BPF1用作频带选择 2.BPF2用作信道选择 3.适用于信号载频远高于中频频率的情况。 4.信号在较低的固定中频上放大，ADC和 解调较容易
超外差式接收机
缺点：组合干扰频率点太多 1.镜像干扰 一般选ωIF>B/2 2.组合干扰 减小混频器非线性为主。
超外差式接收机
例：GSM下行频段935~960MHz，若选 fIF=10MHz，试确定本振频率即干扰镜频 范围。 解：1.高本振
LPF
ADC
BPF
LNA
本振2 LPF
π/2
本振1
LPF
LO1
ADC
借鉴二次外差式接收机抑制干扰能力强的
特点，对零中频接收方案的改进。若再加 上AFG的应用，可以克服直流漂移问题。 （本振自锁相）
超外差式接收机
五、镜频抑制接收机
V A (t)
BPF2
π/2
V C (t)
V R F ( t ) 本振
超外差式接收机
（2）ωLO要求不但与ωRF同频 ，而且要求 相位关系固定，因此，本方案要做载波提 取与锁相同步，对移动通信（有多普勒频 移）更必须如此。 （3）混频器要求较高的线性度，且端口 间隔离度要求也很高。 （4）1/f噪声和两支路匹配、低通滤波器 设计问题等
超外差式接收机
四、宽带零中频接收机
超外差式接收机
二、二次变频超外差式接收机
为了兼顾镜频抑制（高中频），信道选 择性，IFA的稳定性以及降低对解调器 的要求（低中频），于是便有了二次变 频超外差接收机。
BPF1
LNA
IF 1
BPF2
IFA
1
IF 2
BPF3
IFA
解调
2
本振1 LO1
本振2 LO2
超外差式接收机
设计原则： 一中频ωIF1尽量高以便于抑制镜像干扰。 二中频ωIF2尽量低以便于抑制邻道干扰和 降低解调器难度。 信道增益的大部分由IFA2完成。
BPF
LNA
π/2
BPF2
+ +
V B (t)
Hartley镜频抑制接收机
超外差式接收机
镜频抑制原理：利用带通信号移相π/2相 当于Hilbert变换（正交滤波）的特性。
设：
VRF(t) VRF cosRFt Vim(t) Vim cosimt
有 VA(t)V2RFsin(LORF)tV2imsin(LOim)t