马上过年了,就问你们激动不激动~~无心上班只有放假才能安慰我的心。。。
然而车票我还没买好!!!过年回家的小妖精太多了,我手速跟不上抢不到啊。。。
话不多说我们直接进入今天的主题,快写完了我要进入假期happy模式了!!(敷衍了事)
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二次混频接收机
继上次内容继续讲。我们上次说到了普通的低于接收频段的中频超外差接收机和高于接收频段范围的中频超外差接收机,会存在相应的干扰问题。低于接收频段,虽然避免了中频干扰,但可能引入镜像干扰。而中频若高于接收频段范围,则会失去中频原本的高增益高选择性的优势。
因此,引出了第三类超外差接收机:二次混频接收机。这种方案的超外差采用二次混频架构。如下图:
这个图是网上的一个图,我自己画要很久,就直接借用了。这个图很清晰,接收器电路存在两个本振Lo1和Lo2(LO的意思就是Localoscillator),经过了两变频得到的基带输入信号。
首先,高频功放出来的信号先和Lo1混频→得到第一中频信号。我们以某型号手机为例,假如接收到的GSM接收信号为835-960MHZ,这时第一本振的频率就会在1006-1031MHZ随着接收信号而变动,使输出第一中频信号稳定在71MHZ。然后,经过放大的第一中频信号与第二本振Lo2混频→得到13MHZ的第二中频信号→第二中频信号经滤波、解调后,将得到的IQ信号送入基带芯片进行处理。
优缺点:
这样做的好处显而易见,第一中频频率高,可以抑制镜像噪声;第二种拼频率低,保证了信号的高增益和高选择性。
当然,缺点也是显而易见的。两次变频结构比一次变频复杂了,因此成本也提高了不少。所以不少廉价方案采用超外差一次混频架构,将中频设在两三百MHZ,虽然增加了后续电路的设计难度,但节约了成本。若是对成本不敏感的方案,就可以选择二次超外差混频架构,保证了接收性能。
2.零中频接收机
1原理
零中频接收机又被称为直接下变频接收机。在这种方案中,本振信号频率ωLO直接完全跟随信号频率ωRF,即ωLO=ωRF,由此得出中频信号ωIF=ωLO-ωRF=0,这也是零中频这个名字的由来。
由于ωLO=ωRF,使得混频后输出的信号的高频载波信号完全抵消,直接还原出了基带信号。架构如下图:
2信号路径:
天线接收到的信号→经过选频和低噪放放大→送入混频器和本振频率Lo混频→混频后直接得到基带可以接收的信号→送入基带进行放大、滤波、补偿等处理。
这样,由于中频为零,因此也不存在镜像信号(镜像信号即为针对中频0来讲模相等的信号,由于频率不会为负,因此该信号相对0频率的镜像信号即为它本身),同样就不会有镜像干扰了。
由于是直接下变频到基带频率的,因此不需要后续对中频处理的诸多电路,电路上简化了很多,减小了集成难度,也降低了成本。
3噪声干扰
零中频接收机虽然不会有镜像干扰,但是引入了新的问题,主要是本振泄漏、直流偏差和1/f噪声。
本振泄漏
混频器通常为三端口器件,输入为本振信号和射频接收信号,输出为混频后的基带信号。如果本振信号和信号输入端之间的物理隔离度不够,本振就容易泄露到信号输入口。而零中频接收机的本振频率跟信号频率,因此滤波器不会滤除,而本振信号往往能量很强,导致如果本振信号泄露时,就会通过天线辐射到周围区域,成为干扰信号,如下图路径1所示。
直流偏差
直流偏差的形成有两种,一种是高频信号泄露到本振上,再与输入端的高频信号进行自混频,就输出了零频率的直流信号,如图路径3所示。
另一种是本振信号泄漏到高频信号上,我们知道本振信号经过天线辐射出去就会产生本振泄漏,但还有一部分信号没有经由天线辐射,而是被反弹回来了,这部分混入高频信号中的本振信号,经过混频器与本振信号自混频,也会输出零频率的直流信号,如图路径2所示。
这种直流偏差叠加到基带信号上输出,而这些直流信号会干扰有用信号,并且也会使后级放大器进入饱和状态而无法放大有用信号。
1/f噪声
1/f噪声是由于元器件CMOS管的工艺缺陷,其功率频谱分布与频率的倒数成正比,即低频下会有噪声干扰,故称1/f噪声。然而相对于前两种,1/f噪声影响相对较小。
由于零中频方案结构简单,成本低廉,因此被很多芯片厂看好,然而存在噪声干扰使方案显得差强人意。于是,为了优化该方案,又推出了一个新的接收机方案。
欲知后事如何,请听下回分解。。。