无线通信收发机结构.ppt

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1、第1章无线通信收发机结构教学重点本章在介绍无线通信收发机低噪声放大微弱的接收信号、输出足够的发射功率、搬移信号的频谱、调制各种载波等主要功能和收发机的主要性能指标的基础上，阐述超外差式、零中频、低中频、数字中频等接收机的结构和特点，最后介绍了集成收发机的发展趋势。教学重点教学重点掌握：超外差式、零中频、低中频、数字中频等接收机的结构和特点。了解：典型应用的集成收发机、集成收发机的发展趋势。熟悉：发射机的主要结构、收发机的主要性能指标、集成收发系统结构。能力要求本章目录第一节概述第二节无线通信接收机结构第三节无线通信发射机第四节集成收发系统结构第五节典型应用的集成收发机第六节集

2、成收发机的发展趋势知识结构无线通信收发机结构概述无线通信接收机结构无线通信发射机集成收发系统结构典型应用的集成收发机集成收发机的发展趋势接收机的性能指标超外差式接收机直接下变频接收机低中频接收机结构镜频抑制接收机数字中频接收机应用于无线传感器网络的低功耗收发机应用于无线局域网的收发机GSM收发机发射机的主要结构发射机的主要性能指标§1.1概述收发机由发射机和接收机组成。设计一个收发机，首先不仅要考虑频谱、灵敏度、选择性、功率、效率等性能指标，还要考虑功耗、成本及电路复杂度等因素，再决定选用哪种结构。（1）发射机发射机射频部分的功能是完成基带信号对中频载波的调制，将其上变频至特

3、定的RF频段，对已调制的RF信号放大，以足够的功率馈入天线，经天线有效的发射出去。其结构如下图：发射机前端的框图§1.1概述（2）接收机接收机从空间中接收到微弱信号，通过射频滤波器从众多的电波中选出有用信号，并经过低噪声放大到解调器所要求的电平值后，再由解调器解调，将频带信号变为基带信号，其结构如下图所示：接收机射频前端框图1.2.1接收机的性能指标接收机完成的主要功能是选出从天线接收的有用信号，下变频放大到基带后由解调器解调，实现频带信号到基带信号的转换。接收机的结构有三类：超外差结构；直接下变频结构，也称为零中频结构；低中频结构。接收机的主要性能指标有：（1）高增益；（2

4、）频率选择性；（3）隔离度；（4）灵敏度；（5）阻塞和杂散响应抑制；（6）互调分量抑制；（7）邻道干扰抑制；（8）杂散辐射抑制。§1.2无线通信接收机结构§1.2无线通信接收机结构1.2.2超外差式接收机1917年，阿姆斯特朗发明了超外差式接收机，如今这种经典的接收机结构仍广泛的应用在各种无线通信系统中。1.超外差接收机的基本结构工作过程：从天线接收的信号经过射频带通滤波器，滤去带外干扰并压缩镜像信号后，经低噪声放大器线性放大后与本地振荡信号进行混频，下变频为一固定中频信号，再通滤波、中频放大后提取出有用信号进行解调。结构如下：超外差接收机射频部分的结构框图§1.2无线通信接

5、收机结构2.超外差接收机的干扰分析（1）组合频率干扰在通信射频电路中，通常是产生频率容易，抑制不需要的频率难。由于下变频器的非线性效应，产生众多组合干扰频率，通常把这些组合频率引起的干扰称为寄生通道干扰，如下图所示：组合频率引起的寄生通道干扰§1.2无线通信接收机结构（2）镜像频率干扰有用的射频信号和镜像频率信号经过下变频后，频谱交叠在一起，无法用中频滤波器将干扰信号的频率滤除，这样会降低中频输出的信噪比。从镜像干扰产生的机理可知，消除镜频干扰最简单的办法就是阻止镜像频率信号进入下变频器，而完成这个功能的器件是下变频器前的频带选择滤波器。镜像干扰的产生如下图所示：“镜频干扰”

6、的产生§1.2无线通信接收机结构3.接收机的中频选择增大中频频率，可以更加有效地衰减镜像频率信号。因此，超外差接收机的一个重要问题是如何选择合适的中频频率。由镜像原理可知，高的中频使镜像频率远离有用信号，利于抑制频率干扰和提高输出中频信噪比。但高中频使具有相同Q值的中频滤波器的绝对带宽变大，必然会降低相邻信道的抑制能力。但是接收机选择有用信道而抑制邻道干扰主要是依靠信道选择滤波器，因此高的中频降低了接收机的信道选择性。因此，中频的选择考虑的是“灵敏度”和“选择性”这一矛盾的折中。中频值的选择主要根据接收机对镜像干扰的抑制要求和滤波器的可实现性。§1.2无线通信接收机结构4.二

7、次变频超外差接收机中频选择中遇到的“灵敏度”和“选择性”的矛盾，催生了二次变频超外差接收机的出现，结构如图所示：二次变频超外差接收机结构框图二次变频超外差接收机的优点是电路结构形式简单、性能稳定，缺点是需要较多的分立元件，并且需要很多高频滤波器进行阻抗匹配。另外，由于采用了多次混频，系统内的频率成分较多，需要仔细制定整个接收机系统内部的频率规划。§1.2无线通信接收机结构1.2.3直接下变频接收机直接下变频接收机也称为零中频接收机，其特点是让本振频率等于载频，则载频为零，于是不存在镜像频率，自然就不会有