淺談無線通信常見接收機(jī)的架構(gòu)

一、接收系統(tǒng)的組成

射頻接收機(jī)是無線通信系統(tǒng)中不可或缺的部分，其主要作用是接收通過空間傳播的無線電信號，并將其轉(zhuǎn)換成可用的電信號或數(shù)據(jù)。一個(gè)典型的射頻接收機(jī)架構(gòu)包括前置放大器、帶通濾波器、混頻器、局部振蕩器、中頻放大器、濾波器和信號處理器等關(guān)鍵組件。

前置放大器主要負(fù)責(zé)放大微弱的接收信號，使其在后續(xù)處理中不至于被噪聲淹沒。帶通濾波器則確保只有特定頻率范圍內(nèi)的信號被傳遞，有效抑制噪聲和干擾?；祛l器與局部振蕩器協(xié)同工作，將接收到的高頻信號轉(zhuǎn)換為較低的中頻信號，便于進(jìn)一步處理。中頻放大器進(jìn)一步增強(qiáng)信號，并通過濾波器去除不需要的信號成分，提高系統(tǒng)的選擇性和抗干擾能力。最終，信號處理器對信號進(jìn)行解調(diào)、解碼，從而獲取原始的信息。

二、接收機(jī)的性能指標(biāo)

1. 頻率選擇性；

2. 隔離度；

3. 靈敏度；

4. 阻塞和雜散響應(yīng)抑制；

5. 互調(diào)分量抑制；

6. 鄰道干擾抑制；

7. 雜散輻射抑制；

三、常見接收機(jī)的架構(gòu)

超外差收發(fā)機(jī)（看接收部分就行）

零中頻接收機(jī)

低中頻接收機(jī)

超外差接收機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

1.接收動態(tài)范圍大：超外差式接收機(jī)能夠處理信號強(qiáng)度變化范圍很大的信號，這使得它在各種信號環(huán)境下都能穩(wěn)定工作。

2.高鄰道選擇性和靈敏度：由于在混頻器前后分別使用了預(yù)選射頻濾波器和中頻濾波器，超外差式接收機(jī)能夠很好地選擇和放大目標(biāo)頻率的信號，同時(shí)抑制其他頻率的干擾信號。

3.受I/Q信號不平衡度影響小：相比于直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)（零中頻接收機(jī)），超外差式接收機(jī)在處理I/Q信號時(shí)更加穩(wěn)定，對不平衡度的容忍度更高，因此不需要復(fù)雜的直流消除電路。

缺點(diǎn)：

1.?超外差接收器必須處理相應(yīng)的鏡像干擾

2. 電路復(fù)雜，成本和集成度較高：由于使用了一級或多級中頻混頻，超外差式接收機(jī)的電路比零中頻接收機(jī)復(fù)雜，這導(dǎo)致其成本較高且集成度不如零中頻接收機(jī)。

3. 使用昂貴的濾波器，體積較大：超外差式接收機(jī)中使用的SAW或陶瓷濾波器通常價(jià)格較高且體積較大，這不利于設(shè)備的小型化和成本控制。

4. 功率消耗較高：相比于其他類型的接收機(jī)，超外差式接收機(jī)通常需要更高的功率消耗，這在一些對能效有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場景中可能是一個(gè)缺點(diǎn)。

零中頻接收機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

1. 結(jié)構(gòu)簡單：零中頻接收機(jī)的結(jié)構(gòu)相對簡單，不需要像超外差接收機(jī)那樣使用多級混頻和多個(gè)濾波器。這使得它在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上更加直接和經(jīng)濟(jì)。

2. 無需鏡像頻率抑制器：由于信號直接下轉(zhuǎn)換到基帶，零中頻接收機(jī)不需要鏡像頻率抑制器來消除鏡像頻率干擾，這是超外差接收機(jī)所必需的。

缺點(diǎn)：

1. 直流偏移：本振（LO）泄漏到接收路徑中可能導(dǎo)致直流偏移。這個(gè)直流偏移會干擾基帶信號，需要通過硬件設(shè)計(jì)或軟件算法來進(jìn)行消除或補(bǔ)償。

2. I/Q不平衡敏感：零中頻接收機(jī)對I和Q通道的幅度不平衡和相位不匹配非常敏感。這種失配會導(dǎo)致信號失真，影響接收機(jī)的性能。

低中頻接收機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：

低中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)是一種在零中頻和高中頻之間的折衷方案，它結(jié)合了兩者的一些優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)盡量減少各自的缺點(diǎn)。在低中頻結(jié)構(gòu)中，接收到的信號首先被下轉(zhuǎn)換到一個(gè)較低的中頻（IF），而不是直接下轉(zhuǎn)換到基帶或轉(zhuǎn)換到較高的中頻。這種結(jié)構(gòu)特別適用于窄帶通信系統(tǒng)。以下是低中頻接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和需要注意的問題：

優(yōu)點(diǎn)：

1. 結(jié)構(gòu)相對簡單：雖然比零中頻接收機(jī)稍復(fù)雜，但低中頻結(jié)構(gòu)相較于高中頻接收機(jī)來說更為簡單，組件更少，便于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。

2. 無需直流消除：由于信號不是直接下轉(zhuǎn)換到基帶，而是轉(zhuǎn)換到一個(gè)較低的中頻，因此不會出現(xiàn)零中頻接收機(jī)中的直流偏移問題，從而避免了直流消除的需要。

缺點(diǎn)：

1. I/Q失配補(bǔ)償：盡管避免了直流偏移的問題，但低中頻結(jié)構(gòu)仍然需要處理I/Q不平衡的問題。I/Q失配可能導(dǎo)致信號失真，需要在數(shù)字基帶處理中通過算法進(jìn)行補(bǔ)償。

2. 鏡像頻率抑制：雖然低中頻接收機(jī)的鏡像頻率問題沒有高中頻接收機(jī)那么顯著，但仍然存在鏡像信號的干擾。因此，需要采取措施進(jìn)行鏡像頻率的抑制，這可能涉及使用特定的濾波器或設(shè)計(jì)技巧。

審核編輯：黃飛

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