4-无线通信系统和收发信机结构

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1、《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无线发射机Q混频：更数学地看问题Q附录*镜像抑制混频原理推导Q无线接收机*超外差(Super-heterodyne)结构Q参考文献*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东南大学射频与光电集成电路研究所陈志恒,Nov-4,20021of28概述•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、

2、噪声系数、线性度、功耗•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2of28•中频(IntermediateFrequency)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9MHz»对于GSM系统，Q----------------------=4500200kHz»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

3、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(ImageRejection)»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)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3of28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xtXj(1)Xj=X–

4、j例如11cosct---+c+---–c(2a)22jjsinct---+c–---–c(2b)22但是复信号可能只存在单边频率分量，例如–ject=cost–jsint(3a)cc–jtec+(3b)c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4of28•混频：时域相乘=频域卷积=频谱搬移–上变频：基带射频xtxtcosctXjcosctcccc射频集成电路设计基础>无线通信系统和收发信机结

5、构>混频：更数学地看问题5of28–下变频：射频基带RFIFc–LO=IFcostLOIFLOccLOIFIF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6of28–镜像频率RF+IMGIF+InterferencecosLOtIFIFLOccLOIFLOIFLOIFIFIFIF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

6、7of28–复混频1yItcosLOtxtyIt+jyQt0xtcosLOt90–jeLOt–sintLOI:In-phase,同相yQtQ:Quadrature,正交ccLOIFIFLO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8of28–复混频2cosLOtxItyItxIt+jxQtyIt+jyQt–sinLOtcosct–jsinctxQtyQtLOccosLOtyIt

7、=xItcosct+xQtsinctIFIFyQt=xQtcosct–xItsinctLO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9of28无线接收机•接收机概述LNAIFAMPMixerBBRFFilter1RFFilter2IFFilterInjectionFilterLO–RFFilter1»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F