零中频解调器与非中频解调器的比较1
零中频解调器与非零中频解调器的比较
张乃通*
摘要本文概述了零中频解调器与非零中频解调器的比较，阐述了零中频解调器的优点、需要解决的问题以及设想。
关键词零中频非零中频解调器接收机
随着数字无线电技术的发展，大规模集成的要求越来越高。接收机的集成碰到了高频滤波器的问题，所以提出了零中频的接收机方案。下面对零中频接收机与超外差式接收机作一比较，归纳了零中频接收机的优点和需要解决的问题。
1 非零中频解调器所遇到的问题
非零中频接收机又称超外差式接收机（Heterodyne Receiver），一般要几次下变频的中频（如图1，只变换了一次下变频的原理），在中频完成解调。在这种接收机的设计中存在以下几个主要问题：
图1 非零中频解调的基本原理
1.1镜像频率的抑制
* 哈尔滨工业大学航天学院原院长、工程院院士
零中频解调器与非中频解调器的比较
2下变频过程中会产生有关位于fc-2fi 的镜像频率，在混频之前必须把它抑制掉。这要 采用高频滤波器实现。只有当中频很高，镜像与载波相隔很远时才能实现。但这时，却不 能把临频道干扰有效地抑制掉。即临频道干扰的抑制和镜频抑制互为矛盾。即使镜频与载 波相隔很近（例如：fc/fi=10），对高频滤波器的要求也很高，一般要有很高的Q 值（接近
50），而且阶数也很高（6阶才可以达到60－70dB 的镜频抑制度）。
1.2镜频的抑制
镜频的抑制可以用I/Q 正交结构实现，但是要求I/Q 幅度一致，相位正交，例如5％的幅度不平衡和3度的相位不正交时，镜频抑制度约在26dB，要达到60dB 的镜频抑制度，相
位不正交性要小于0.3度，一般集成电路很难实现。
1.3集成度低
混频器之后的临频道干扰抑制滤波器也要很高的Q 值和阶数，这样的镜频抑制和临频道抑制滤波器难以集成。一般要用分离元件构成。造成体积大，费用较高。 1.4阻抗匹配困难
由于镜频滤波器难以集成，低噪声放大器后面要跟一个50Ω的负载，这又要在噪声与线性度之间进行权衡。
2 零中频解调的优点
零中频（Zero-IF）解调又称为直接下变频（Direct-Conversion）解调，（如图2所示），方法是将信号从载波直接变频到基带。这时中频为零，镜频和信号自身重叠在一起，此时要采用I/Q 正交结构来抑制镜频。
图2 零中频解调的基本原理
零中频解调的主要优点是：
·临频道抑制不须要高Q 的滤波器，低通滤波器可以用模拟集成电路实现；
零中频解调器与非中频解调器的比较3·低噪声放大器后不须要50Ω的负载；
·I/Q支路可以直接A/D，用DSP实现解调器；
·硬件消耗少，集成度高。
3 须要解决的问题
零中频方案仍有一些问题须要解决，因而应用还不是很成熟。
3.1 提高集成度
零中频虽然可以用DSP实现来提高集成度，但是性能比用分离元件的方案要差。
3.2 采用新结构
镜频抑制度对I/Q支路的精度还很敏感。一般只能达到40dB的镜频抑制度。另外对于MPSK调制信号的幅度不平衡和相位不正交对误码率影响也较大，克服I/Q不正交可以采用一些新的结构，例如正交下变频。
3.3消除支流偏置
直流偏置（DC Offset）。由于射频和本振之间的漏载导致混频器之后产生支流偏置。这种现象称为泄漏偏置，泄漏偏置严重可使后面的器件饱和，降低了接收机的灵敏度。支流偏置现象是限制零中频解调应用的主要问题。必须采用一些措施来消除支流偏置。例如交流耦合，（即用一个高通滤波器），隔直消除等，但是都不是很有效。
3.4 避免偶阶互调
偶阶互调（Even-Order Distortion）。一般接收机容易受到奇阶交调的影响，而对于零中频解调器偶阶互调也很突出。由于低噪声放大器的非线性，两个干扰频率的差拍信号为低频信号，会对信号产生干扰。另外由于信号在发射端，信道和滤波器处会产生一定的调制现象，寄生调幅通过非线性的二阶互调也为低频信号，会对所要的信号造成干扰。除了低噪声放大器混频器也会产生类似的现象，二阶互调一般使用微分低噪声放大器和混频器结构来避免。
3.5降低散弹噪声
散弹噪声。一般低噪放和混频器有30dB的增益，放大后的信号一般为几毫伏。后面电路的噪声很严重。尤其是信号已经在零频附近，1/f噪声仍很严重。
I/Q本振频率到天线的隔离度比多级变频的情况要差，杂散辐射要严重。会对射频波段的其它接收造成影响。
4
零中频解调器与非中频解调器的比较
4零中频解调的几点考虑
·零中频解调是现在研究比较多的一种方案，主要的原因是由于上面提的零中频解调的优点。但是由于这种方案本身固有的问题，限制了这种方案的使用，因而要应用这种方案主要考虑如何克服上面提到的缺点。
·零中频解调一般对于恒包络调制方式（如FSK，GMSK）比较有效，但是对非线性调制方式（如QPSK，/4-DQPSK）还须要特殊考虑，例如在克服直流偏压问题时，一般对FSK有效的交流耦合不能应用于QPSK方式。
·通过计算机仿真权衡各部分部件的参数对接收机性能的影响，从而确定接收机的结构和部件的参数。
·新的接收方案的考虑。近年来出现了低中频（Low-IF）接收机的概念。主要设想是将中频解调的优点与零中频解调的优点加以结合。如果零中频解调达不到设计要求，可以考虑低中频方案。
参考文献
[1]Behzad-------,“Design Considerations for Direct-Conversion Receivers”，IEEE Trans. Circuits and System---Analog and Digital Signal Processing，VOL.44, NO.6 June 1997
[2]Da Yon----,“Zero IF Topology ”,Electronics Letter,NO.12.8th June2000
[3]Hiros------,etc.,“Distortion Characteristics of an Even Harmonic Type Diod Conversion Receiver for CDMA Satellite Communications”, IEICE Trans.Electron,VOL.E82-C NO.5 MAY 1999
编后：
此文系哈尔滨工业大学航天学院原院长、工程院院士张乃通教授为协助我们工作于2000年12月编写的，我们认为对零中频的问题此文作了高度的概括，为此推荐给大家。
当时零中频的问题刚刚提出不久，各种怀疑很多。实践证明零中频有许多优点，在一定条件下可以使用。文中提出的问题都已经解决，同时还解决了出现的其他问题。
经作者同意，在此发表时作了一些增删。
周立祺（研究员 上海科学仪器厂原副厂长）
应用ADS 设计混频器 1． 概述 图1为一微带平衡混频器，其功率混合电路采用3dB 分支线定向耦合器，在各端口匹配的条件下，1、2为隔离臂，1到3、4端口以及从2到3、4端口都是功率平分而相位差90°。 图1 设射频信号和本振分别从隔离臂1、2端口加入时，初相位都是0°，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。通过定向耦合器，加到D1，D2上的信号和本振电压分别为： D1上电压 ) 2cos(1π ω- =t V v s s s 1-1 )cos(1πω-=t V v L L L 1-2 D2上电压 )cos(2t V v s s s ω= 1-3 )2cos(2π ω+ =t V v L L L 1-4 可见，信号和本振都分别以2 π 相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为 2 π 型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：
∑∑ ∞-∞ =∞ -+- = m n L s m n t jn t jm I t i ,,1)]()2 (exp[)(πωπ ω 同样，D2式中的混频器的电流为： ∑∑∞ -∞ =∞ + += m n L s m n t jn t jm I t i ,,2)]2 ()(exp[)(π ωω 当1,1±=±=n m 时，利用1,11,1-++-=I I 的关系，可以求出中频电流为： ]2 )cos[(41,1π ωω+ -=+-t I i L s IF 主要的技术指标有： 1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数)； 2、变频增益，中频输出和射频输入的比较； 3、动态范围，这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围； 4、双频三阶交调与线性度； 5、工作频率； 6、隔离度； 7、本振功率与工作点。 设计目标：射频：3.6 GHz ，本振：3.8 GHz ，噪音：<15。 2.具体设计过程 2.1创建一个新项目 ◇ 启动ADS ◇ 选择Main windows ◇ 菜单－File －New Project ，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名 ◇ 点击“ok ”这样就创建了一个新项目。 ◇ 点击 ，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。
零中频趋势 小型化大势所趋，零中频崭露头角 二十世纪七、八十年代，微电子和通信技术出现了革命性的发展，集成电路和个人数字 通信系统开始改变人们的生活方式。1974年Motorola推出了第一个现代意义上的寻呼机(Pager)，此后寻呼系统的发展一度风靡全球。寻呼机、手机这类个人通信装置由于随身携带，所以必须做到体积小、重量轻，并且非常省电。为了达到这些目的，设计者们绞尽了脑汁。大家的共识是尽量利用集成电路技术，将电路元件做在芯片内部，也就是提高电路的集 成度。 但是对于超外差接收机来说，至少有两个元件是到目前为止无法集成到芯片上去的，这就是它的镜频抑制滤波器和信道选择滤波器。不仅如此，为了提高选择性，信道选择还可能 用到一些较为昂贵的器件如声表面波(SAW)滤波器。这时，又有人想到了零中频接收机。我们已经知道，零中频接收机⑴不存在镜频问题；⑵只要用低通滤波器来选择信道，而低通 滤波器的集成技术已经很成熟，即使集成有困难，也可以用廉价的电容和电感来实现。凭这两点，可以只用极少的片外元件而达到极高的集成度。 1980年，第一个实用的零中频寻呼机终于诞生，这也是第一个小型化的个人数字通信接收机。其工作原理如图2所示。接收到的高频信号经过一对正交混频器(Quadrature Mixer) 变频后产生两个正交的零中频信号I和Q，这两个信号随后被低通滤波和限幅放大。由于使用简单的二进制FSK调制，最后的解调过程甚至可以用一个D触发器来完成。在大量改进 的基础上，Philips在其UAA2080系列寻呼机中成功地应用了零中频结构。32引脚的芯片 中包含了低噪声放大器、正交混频器、信道选择滤波器、限幅放大器、FSK解调器以及本 振及带隙参考源等电路模块，接收机灵敏度等指标与超外差式相比并不逊色，而片外元件总 数不到40个，其中绝大多数是电容电阻。要知道，即便是数字电路芯片也需要一定数量的外围元件。 理想与现实之间，要直接不太容易 不知不觉，寻呼业的热潮开始消退，但零中频结构却魅力凸显，面对个人移动通信的汹 涌浪潮，人们开始尝试将它用到手机中，但是这次奇迹并没有再现。大量的研究和实践为我 们揭示了症结所在。 直流漂移(DC Offset) 零中频结构最根本的问题在于信号一开始就被搬移到直流频段，这虽然是设计者所希望 的，因为可以节省很多价格不菲的元件，但不幸的是这一频段很不干净”因此信号还没来 得及获得足够的增益就被很强的低频干扰和噪声污染”了。一个最广为人知的问题是本振信 号的泄漏所引起的直流漂移。由于在电路中总是存在一些寄生的元件，信号与信号之间不可 能做到完全隔离，总有一部分信号会发生泄漏。在一个实际的无线接收机中，本振信号可以 漏到混频器的射频信号输入端，进而通过隔离度有限的低噪声放大器到达接收天线。在这条通路上，一部分泄漏的信号会被反射回来而与接收的有用信号混杂在一起，并重新回到混频 器的输入端，再经过频谱搬移出现在直流频段。这种泄漏后的本振信号与本振信号自身相混 频的现象被称为自混频”我们看到，由于零中频接收机的输入信号频率与本振信号频率相
1 前言 (2) 2 工程概况 (2) 3 正文 (2) 3.1零中频接收系统结构性能和特点 (3) 3.2基于ADS2009对零中频接收系统设计与仿真 (3) 3.3超外差接收系统结构性能和特点 (12) 3.4基于ADS2009对超外差接收系统设计与仿真 (13) 4 有关说明 (16) 5 心得体会 (18) 6 致谢 (18) 7 参考文献 (19)
射频是一种频谱介于75kHz-3000GHz之间的电波，当频谱范围介于20Hz-20kHz之间时，这种低频信号难以直接用天线发射，而是要利用无线电技术先经过转换，调制达到一定的高频范围，才可以借助无线电电波传播。射频技术实质是一种借助电磁波来传播信号的无线电技术。 无线电技术应用最早从18世纪下半段开始，随着应用领域的扩大，世界已经对频谱进行了多次分段波传播。当前，被广泛采用的频谱分段方式是由电气和电子工程师学会所规定的。随着科学技术的不断发展，射频所含频率也不断提高。到目前为止，经过两个多世纪的发展，射频技术也已经在众多领域的到应用。特别是高频电路的应用。其中在通信领域，射频识别是进步最快的重要方面。 工程概况 近年来随着无线通信技术的飞速发展，无线通信系统产品越来越普及，成为当今人类信息社会发展的重要组成部分。射频接收机位于无线通信系统的最前端，其结构和性能直接影响着整个通信系统。优化设计结构和选择合适的制造工艺，以提高系统的性能价格比，是射频工程师追求的方向。由于零中频接收机具有体积小、成本低和易于单片集成的特点，已成为射频接收机中极具竞争力的一种结构，在无线通信领域中受到广泛的关注。本文在介绍超外差结构和零中频结构性能和特点的基础上，对超外差结构和零中频结构进行设计与仿真。 正文 下面设计一个接收机系统，使用行为级的功能模块实现收信机的系统级仿真。
变频器参数基本设置 变频器应用领域涉及到钢铁行业，化工行业，汽车行业，机床行业，电机机械行业，食品行业，造纸行业，水泥行业，矿业行业，石油行业，工厂建筑等，它促进企业实现了自动化，节约了能源，提高了产品质量和合格率以及生产率，延长了设备使用寿命。通过变频器的功能参数的设置调试，就可以实现相应的功能，一般都有数十甚至上百个参数供用户选择，在实际应用中，没必要对每一参数都进行设置和调试，多数只要采用出厂设定值即可。但有些参数由于和实际使用情况有很大关系，且有的还相互关联，因此要根据实际进行参数的设定和调试。变频器调试的好坏决定了变频器运行的稳定性、应用效果以及使用寿命等，最终关系到企业经济效益的大小，调好了可能大大节约费用，调不好可能损失惨重。以下是作者在普传变频器使用中的经验总结，希望能供其他用户参考，使变频器能更好地推广使用，为企业带来更大的经济效益。 1 变频器调试的步骤 变频器能否成功地应用到各种负载中，且长期稳定地运行，现场调试很关键，必须按照下述相应的步骤进行。 1.1 变频器的空载通电检验 1）将变频器的电源输入端子经过漏电保护开关接到电源上。 2）将变频器的接地端子接地。 3）确认变频器铭牌上的电压、频率等级与电网的是否相吻合，无误后送电。 4）主接触器吸合，风扇运转，用万用表AC 挡测试输入电源电压是否在标准规范内。5）熟悉变频器的操作键盘键, 以普传科技变频器为例： FWD为正向运行键，令驱动器正向运行； REV为反向运行键,令驱动器反向运行； ESC/DISPL为退出/显示键，退出功能项的数据更改，故障状态退出，退出子菜单或由
功能项菜单进入状态显示菜单； STOP/RESET 为停止复位键，令驱动器停止运行，异常复位，故障确认； PRG为参数设定/移位键； SET 为参数设定键，数值修改完毕保存，监视状态下改变监视对象； ▲▼为参数变更/加减键，设定值及参数变更使用，监视状态下改变给定频率； JOG为寸动运行键，按下寸动运行，松开停止运行，不同变频器操作键的定义基本相同。6）变频器运行到50 Hz，测试变频器U V W三相输出电压是否平衡。 7）断电完全没显示后，接上电机线。 1.2 变频器带电机空载运行 1）设置电机的基本额定参数，要综合考虑变频器的工作电流。 2）设定变频器的最大输出频率、基频、设置转矩特性。v/f类型的选择包括最高频率、基本频率和转矩类型等项目。最高频率是变频器—电动机系统可以运行的最高频率，由于变频器自身的最高频率可能较高，当电动机容许的最高频率低于变频器的最高频率时，应按电动机及其负载的要求进行设定。基本频率是变频器对电动机进行恒功率控制和恒转矩控制的分界线，应按电动机的额定电压进行设定。转矩类型指负载是恒转矩负载还是变转矩负载。用户根据变频器使用说明书中的v/f类型图和负载特点，选择其中的一种类型。通用变频器均备有多条v/f曲线供用户选择，用户在使用时应根据负载的性质选择合适的v/f 曲线。为了改善变频器启动时的低速性能，使电机输出的转矩能满足生产负载启动的要求，要调整启动转矩。在异步电机变频调速系统中，转矩的控制较复杂。在低频段，由于电阻、漏电抗的影响不容忽略，若仍保持v/f为常数，则磁通将减小，进而减小了电机的输出转矩。为此，在低频段要对电压进行适当补偿以提升转矩。一般变频器均由用户进行人工设定补偿。普传变频器则为用户提供两种选择，即42种v/f提升方式，自动转矩提升。
零中频接收机设计 2013年09月24日13:09eechina 分享 关键词：零中频,接收机 作者在：冷爱国，TI公司China Telecom system 摘要 相较传统的超外差接收机，零中频接收机具有体积小，功耗和成本低，以及易于集成化的特点，正受到越来越广泛关注，本文结合德州仪器（TI）的零中频接收方案（TRF3711），详细分析介绍了零中频接收机的技术挑战以及解决方案。 概述 零中频接收机在几十年前被提出来，工程中经历多次的应用实践，但是多以失败告终，近年来，随着通信系统要求成本更低，功耗更低，面积更小，集成度更高，带宽更大，零中方案能够很好的解决如上问题而被再次提起。 本文将详细介绍零中频接收机的问题以及设计解决方案，结合TI的零中频方案TRF3711测试结果证明，零中频方案在宽带系统的基站中是可以实现的。 1、超外差接收机 1.1超外差接收机问题 为了更好理解零中频接收的优势，本节将简单总结超外差接收机的一些设计困难和缺点。 图一是简单超外差接收机的架构，RF信号经过LNA(低噪声放大器)进入混频器，和本振信号混频产生中频信号输出，镜像抑制滤波器滤出混频的镜像信号，中频滤波器滤除带外干扰信号，起到信道选择
的作用，图中标示了频谱的搬移过程及每一部分的功能。 在超外差接收机种最重要的问题是怎样在镜像抑制滤波器和信号选择滤波器的设计上得到平衡，如图一所示，对滤波器而言，当其品质因子和插损确定，中频越高，其对镜像信号的抑制就越好，而对干扰信号的抑制就比较差，相反，如果中频越低，其对镜像信号的抑制就变差，而对干扰信号的抑制就非常理想，由于这个原因，超外差接收机对镜像滤波器和信道滤波器的选择传输函数有非常高的要求，通常会选用声表滤波器(SAW)，或者是采用高阶LC滤波器，这些都不利于系统的集成化，同时成本也非常高。 在超外差接收机中，由于镜像抑制滤波器是外置的，LNA必须驱动50R负载,这样还会导致面积和放大器噪声，增益，线性度，功耗的平衡性问题。 镜像滤波器和选择滤波器的平衡设计也可采用镜像抑制架构，如图二所示的Hartley（1）和Weaver （2）拓扑架构，在A点和B点的输出是相同极性的有用信号和极性相反的镜像信号，这样通过后面的加法器，镜像信号就可以被抵消掉，从而达到简化镜像滤波器的设计，但是这种架构由于相位和幅度不平衡，其镜像信号没有办法完全抑制，如证明(6),镜像抑制比I IR。 E指相对的电压幅度差，指相位差，如果E和Θ足够小，式（1）可以简化为(2)。 这里Θ是弧度，如果E=5%，Θ=5度，IIR约为26dB,如果要达到60dB的IIR,需要Θ低于0.1度，这是非常难以实现的，通常这种架构可以做到30-40dB的镜像抑制（7）,所以，即使采用这种架构，镜像抑制滤波器和信道选择仍然需要仔细设计。
混频器的设计与仿真
目录 前言 0 工程概况 0 正文 (1) 3.1设计的目的及意义 (1) 3.2 目标及总体方案 (1) 3.2.1课程设计的要求 (1) 3.2.2 混频电路的基本组成模型及主要技术特点 (1) 3.2.3 混频电路的组成模型及频谱分析 (1) 3.3工具的选择—Multiusim 10 (3) 3.3.1 Multiusim 10 简介 (3) 3.3.2 Multisim 10的特点 (3) 3.4 混频器 (3) 3.4.1混频器的简介 (3) 3.4.2混频器电路主要技术指标 (4) 3.5 混频器的分类 (4) 3.6详细设计 (5) 3.6.1混频总电路图 (5) 3.6.2 选频、放大电路 (5) 3.6.3 仿真结果 (6) 3.7调试分析 (9) 致谢 (9) 参考文献 (10) 附录元件汇总表 (10)
混频器的设计与仿真 前言 混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，如AM 广播接收机将已调幅信号535KHZ-一1605KHZ要变成为465KHZ中频信号，电视接收机将已调48．5M一870M 的图像信号要变成38MHZ的中频图像信号。移动通信中一次中频和二次中频等。在发射机中，为了提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器作为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频，所以必须使用混频电路，又如电视差转机收发频道的转换，卫星通讯中上行、下行频率的变换等，都必须采用混频器。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。 工程概况 混频的用途是广泛的，它一般用在接收机的前端。除了在各类超外差接收机中应用外在频率合成器中为了产生各波道的载波振荡，也需要用混频器来进行频率变换及组合在多电路微波通信中，微波中继站的接收机把微波频率变换为中频，在中频上进行放大，取得足够的增益后，在利用混频器把中频变换为微波频率，转发至下一站此外，在测量仪器中如外差频率计，微伏计等也都采用混频器。因此，做有关混频电路的课题设计很能检验对高频电子线路的掌握程度；通过混频器设计，可以巩固已学的高频理论知识。混频器是频谱线性搬移电路，能够将输入的两路信号进行混频。 具体原理框图如图2-1所示。
零中频射频接收机技术 作者：东南大学射频与光电集成电路研究所李智群王志功2004年7月A版 摘要：零中频(Zero IF)或直接变换(Direct-Conversion)接收机具有体积小、成本低和易于单片集成的特点，正成为射频接收机中极具竞争力的一种结构。本文在介绍超外差(Super Heterodyne)结构与零中频结构性能和特点的基础上，重点分析零中频结构存在的本振泄漏(LO Leakage)、偶次失真(Even-Order Distortion)、直流偏差(DC Offset)、闪烁噪声(Flicker Noise)等问题，并给出零中频接收机的设计方法和相关技术。 关键词：零中频；超外差；本振泄漏；自混频 引言 近年来随着无线通信技术的飞速发展，无线通信系统产品越来越普及，成为当今人类信息社会发展的重要组成部分。射频接收机位于无线通信系统的最前端，其结构和性能直接影响着整个通信系统。优化设计结构和选择合适的制造工艺，以提高系统的性能价格比，是射频工程师追求的方向。由于零中频接收机具有体积小、成本低和易于单片集成的特点，已成为射频接收机中极具竞争力的一种结构，在无线通信领域中受到广泛的关注。本文在介绍超外差结构和零中频结构性能和特点的基础上，分析零中频结构可能存在的问题，并给出零中频接收机的设计方法和相关技术。 超外差接收机 超外差(Super Heterodyne)体系结构自1917年由Armstrong发明以来，已被广泛采用。图1为超外差接收机结构框图。在此结构中，由天线接收的射频信号先经过射频带通滤波器(RF BPF)、低噪声放大器(LNA)和镜像干扰抑制滤波器(IR Filter)后，进行第一次下变频，产生固定频率的中频(IF)信号。然后，中频信号经过中频带通滤波器(IF BPF)将邻近的频道信号去除，再进行第二次下变频得到所需的基带信号。低噪声放大器(LNA)前的射频带通滤波器衰减了带外信号和镜像干扰。第一次下变频之前的镜像干扰抑制滤波器用来抑制镜像干扰，将其衰减到可接受的水平。使用可调的本地振荡器(LO1)，全部频谱被下变频到一个固定的中频。下变频后的中频带通滤波器用来选择信道，称为信道选择滤波器。此滤波器在确定接收机的选择性和灵敏度方面起着非常重要的作用。第二下变频是正交的，以产生同相(I)和正交(Q)两路基带信号。 超外差体系结构被认为是最可靠的接收机拓扑结构，因为通过适当地选择中频和滤波器可以获得极佳的选择性和灵敏度。由于有多个变频级，直流偏差和本振泄漏问题不会影响接收机的性能。但镜像干扰抑制滤波器和信道选择滤波器均为高Q值带通滤波器，它们只能在片外实现，从而增大了接收机的成本和尺寸。目前，要利用集成电路制造工艺将这两个滤波器与其它射频电路一起集成在一块芯片上存在很大的困难。因此，超外差接收机的单片集成因受到工艺技术方面的限制而难以实现。
关键词:变频器参数设置,电机,节能控制 变频器的设定参数较多,每个参数均有一定的选择范围,使用中常常遇到因个别参数设置不当,导致变频器不能正常工作的现象,因此,需要对相关的参数进行正确的设定。 1.控制方式: 即速度控制、转距控制、PID 控制或其他方式。采取控制方式后,一般要根据控制精度进行静态或动态辨识。 2.MIN运行频率: 即电机运行的MIN转速,电机在低转速下运行时,其散热性能很差,电机长时间运行在低转速下,会导致电机烧毁。而且低速时,其电缆中的电流也会增大,也会导致电缆发热。 3.MAX运行频率: 一般的变频器MAX频率到60Hz ,有的甚至到400 Hz ,高频率将使电机高速运转,这对普通电机来说,其轴承不能长时间的超额定转速运行,电机的转子是否能承受这样的离心力。 4.载波频率: 载波频率设置的越高其高次谐波分量越大,这和电缆的长度,电机发热,电缆发热变频器发热等因素是密切相关的。 5.电机参数: 变频器在参数中设定电机的功率、电流、电压、转速、MAX频率,这些参数可以从电机铭牌中直接得到。 6.跳频:
在某个频率点上,有可能会发生共振现象,特别在整个装置比较高时;在控制压缩机时,要避免压缩机的喘振点。 7.加减速时间 加速时间就是输出频率从0 上升到MAX频率所需时间,减速时间是指从MAX频率下降到0 所需时间。通常用频率设定信号上升、下降来确定加减速时间。在电动机加速时须限制频率设定的上升率以防止过电流,减速时则限制下降率以防止过电压。 加速时间设定要求:将加速电流限制在变频器过电流容量以下,不使过流失速而引起变频器跳闸;减速时间设定要点是:防止平滑电路电压过大,不使再生过压失速而使变频器跳闸。加减速时间可根据负载计算出来,但在调试中常采取按负载和经验先设定较长加减速时间,通过起、停电动机观察有无过电流、过电压报警;然后将加减速设定时间逐渐缩短,以运转中不发生报警为原则,重复操作几次,便可确定出更佳加减速时间。 8.转矩提升 又叫转矩补偿,是为补偿因电动机定子绕组电阻所引起的低速时转矩降低,而把低频率范围f/V 增大的方法。设定为自动时,可使加速时的电压自动提升以补偿起动转矩,使电动机加速顺利进行。如采用手动补偿时,根据负载特性,尤其是负载的起动特性,通过试验可选出较佳曲线。对于变转矩负载,如选择不当会出现低速时的输出电压过高,而浪费电能的现象,甚至还会出现电动机带负载起动时电流大,而转速上不去的现象。 9.电子热过载保护 本功能为保护电动机过热而设置,它是变频器内CPU 根据运转电流值和频率计算出电动机的温升,从而进行过热保护。本功能只适用于“一拖一”场合,而在“一拖多”时,则应在各台电动机上加装热继电器。
Introduction 由于现今智能手机要求的RF功能越来越多，这连带使得零件数目越来越多，且越来越要求轻薄短小[1,4]， 下图是零中频架构的接收机[4]，由于零中频架构，去除掉了中频的零件，具备了低成本，低复杂度，以及高整合度，这使得零中频架构的收发器，在手持装置，越来越受欢迎。但连带也有一些缺失，典型的缺失之一，便是DC Offset[2-3]。
由[5]可知，零中频架构的接收机，便是直接将射频讯号，降频为基频的直流讯号，而DC Offset之所以成为零中频架构的难题，在于它们会座落在频谱上为零之处，或其附近，很难滤除，因此会直接干扰到主频，且其强度甚至有可能大过讯号本身[3]。 由[9]可知，DC Offset会造成相位误差。
而解调时，会以EVM来衡量相位误差的程度，如下图左。而DC Offset会使星座图整体有所偏移，如下图右，换言之，DC Offset会使接收机的EVM变大[10-11] 。 而由[12]可知，若EVM变大，则同样的SNR，对应到的BER会升高，其解调结果会变差，亦即DC Offset会使灵敏度变差。
由[13]可知，接收机的LNA，其Gain皆非单一固定值，即VGA(Variable gain amplifier) 架构，如下图: 以灵敏度的角度而言，之所以希望透过AGC机制，以及VGA，来缩减LNA输出讯号的动态范围，主要便是希望ADC的输入讯号，其强度大小能适中，使讯号在解调时，不会因讯号过小而导致SNR下降，也不会因讯号过大，使后端电路饱和，Noise Floor上升，而导致SNR下降[4]。
一．设计思路 通用型变频器的硬件电路主要由3部分组成:整流电路、开关电源电路以及逆变电路。整流电路将工频交流电整流为直流,并经大电容滤波供给逆变单元;开关电源电路为IPM和计算机控制电路供电;逆变电路是由PM50RSAl20组成。二．控制回路 1.整流电路 整流电路中,输人为380V工频交流电。YRl～YR3为压敏电阻,用于吸收交流侧的浪涌电压,以免造成变频器损坏。输人电源经二极管整流桥6R130G-160整流为直流,并经电的作用。发光二极管用于指示变频器的工作状态。Rl是启动过程中的限流电阻,由El～E4大电容滤波后成为稳定的直流电压,再经电感和电容滤波后作为逆变单元和开关电源单元的电源。R2和R3是为了消除电容的离散性而设置的均压电阻,同时还起到放于E1～E4容量较大,上电瞬间相当于短路,电流很大,尺l可以限制该电流大小,电路正常状态后由继电器RLYl将该电阻短路以免增加损耗。继电器的控制信号SHORT来自于计算机,上电后延时一定时间计算机发出该信号将电阻切除。R1应选择大功率电阻,本电路中选择的是20W的水泥电阻,而且为了散热该电阻安装时应悬空。电路中的+5V、+12V和±15V电压是由开关电源提供的电压。LVl是电压传感器,用于采集整流电压值,供检测和确定控制算法用。UDCM是电压传感器的输出信号。通过外接插排连接至外接计算机控制电路。 2.开关电路 输出电压进行变换,为IPM模块和外接的计算机控制电路提供电源,提供的 电压为±该电路主要由PWM控制器TL3842P、MOSFETK1317和开关变压器组成, 其功能是对整流电路的流15V、+1直2V、+5v。
零中频射频接收机技术 作者：李智群王志功来源：电子产品世界时间： ［文字选择：大中小］［添加到收藏夹］ 超外差接收机 超外差(Super Heterodyne)体系结构自1917年由Armstrong发明以来，已被广泛采用。图1为超外差接收机结构框图。在此结构中，由天线接收的射频信号先经过射频带通滤波器(RF BPF)、低噪声放大器(LNA)和镜像干扰抑制滤波器(IR Filter)后，进行第一次下变频，产生固定频率的中频(IF)信号。然后，中频信号经过中频带通滤波器(IF BPF)将邻近的频道信号去除，再进行第二次下变频得到所需的基带信号。低噪声放大器(LNA)前的射频带通滤波器衰减了带外信号和镜像干扰。第一次下变频之前的镜像干扰抑制滤波器用来抑制镜像干扰，将其衰减到可接受的水平。使用可调的本地振荡器(LO1)，全部频谱被下变频到一个固定的中频。下变频后的中频带通滤波器用来选择信道，称为信道选择滤波器。此滤波器在确定接收机的选择性和灵敏度方面起着非常重要的作用。第二下变频是正交的，以产生同相(I)和正交(Q)两路基带信号。 超外差体系结构被认为是最可靠的接收机拓扑结构，因为通过适当地选择中频和滤波器可以获得极佳的选择性和灵敏度。由于有多个变频级，直流偏差和本振泄漏问题不会影响接收机的性能。但镜像干扰抑制滤波器和信道选择滤波器均为高Q值带通滤波器，它们只能在片外实现，从而增大了接收机的成本和尺寸。目前，要利用集成电路制造工艺将这两个滤波器与其它射频电路一起集成在一块芯片上存在很大的困难。因此，超外差接收机的单片集成因受到工艺技术方面的限制而难以实现。 零中频接收机 由于零中频接收机不需要片外高Q值带通滤波器，可以实现单片集成，而受到广泛的重视。图2为零中频接收机结构框图。其结构较超外差接收机简单许多。接收到的射频信号经滤波器和低噪声放大器放大后，与互为正交的两路本振信号混频，分别产生同相和正交两路基带信号。由于本振信号频率与射频信号频率相同，因此混频后直接产生基带信号，而信道选择和增益调整在基带上进行，由芯片上的低通滤波器和可变增益放大器完成。 零中频接收机最吸引人之处在于下变频过程中不需经过中频，且镜像频率即是射频信号本身，不存在镜像频率干扰，原超外差结构中的镜像抑制滤波器及中频滤波器均可省略。这样一方面取消了外部元件，有利于系统的单片集成，降低成本。另一方面系统所需的电路模块及外部节点数减少，降低了接收机所需的功耗并减少射频信号受外部干扰的机会。 不过零中频结构存在着直流偏差、本振泄漏和闪烁噪声等问题。因此有效地解决这些问题是保证零中频结构正确实现的前提。 本振泄漏(LO Leakage) 零中频结构的本振频率与信号频率相同，如果混频器的本振口与射频口之间的隔离性能不好，本振信号就很容易从混频器的射频口输出，再通过低噪声放大器泄漏到天线，辐射到空间，形成对邻道的干扰，图3给出了本振泄漏示意图。本振泄漏在超外差式接收机中不容易发生，因为本振频率和信号频率相差很大，一般本振频率都落在前级滤波器的频带以外。 偶次失真(Even-Order Distortion) 典型的射频接收机仅对奇次互调的影响较为敏感。在零中频结构中，偶次互调失真同样会给接收机带来问题。如图4所示，假设在所需信道的附近存在两个很强的干扰信号，LNA存在偶次失真，其特性为y(t)=a1x(t)+a2x2(t)。若 x(t)=A1cosw1t+A2cosw2t，则y(t)中包含a2A1A2cos(w1-w2)t项，这表明两个高频干扰经过含有偶次失真的LNA将产生一个低
常用变频器参数概念和设置 一加、减速的功能设置 1,加、减速时间定义 (a)加速时间的定义 定义1变频器的输出频率从0Hz上升到基本频率所需要的时间; 定义２变频器的输出频率从0Hz上升到最高频率所需要的时间。 在大多数情况下，最高频率和基本频率是一致的。 (b)减速时间的定义 定义１变频器的输出频率从基本频率下降到0Hz所需要的时间; 定义２变频器的输出频率从最高频率下降到0Hz所需要的时间。 2,加、减速方式 (a)加速方式 加速过程中，变频器的输出频率随时间上升的关系曲线，称为加速方式。变频器设置的加速方式有: A,线性方式 变频器的输出频率随时间成正比地上升 大多数负载都可以选用线性方式。 B,S形方式 在加速的起始和终了阶段频率的上升较缓，加速过程呈S形。例如，电梯在开始起动以及转入等速运行时从考虑乘客的舒适度出发，应减缓速度的变化，以采用S形加速方式为宜。
C,半S形方式 在加速的初始阶段或终了阶段，按线性方式加速;而在终了阶段或初始阶段，按S形方式加速 如风机一类具有较大惯性的二次方律负载中，由于低速时负荷较轻，故可按线性方式加速，以缩短加速过程; 高速时负荷较重，加速过程应减缓，以减小加速电流;图(d)所示方式主要用于惯性较大的负载。 （b）减速方式同样 二起动频率 (1)起动频率 (a)功能含义 电动机开始起动时，并不从0Hz开始加速，而是直接从某一频率下开始加速。在开始加速瞬间，变频器的输出频率便是起动频率。 设置起动频率是部分生产机械的实际需要，例如: 有些负载在静止状态下的静摩擦力较大，难以从0Hz开始起动，设置了起动频率后，可以在起动瞬间有一点冲力，使拖动系统较易起动起来; 在若干台水泵同时供水的系统里，由于管路内已经存在一定的水压，后起动的水泵在频率很低的情况下将难以旋转起来，故也需要电动机在一定频率下直接起动; 锥形电动机如果从0Hz开始逐渐升速,将导致定、转子之间的磨擦。所以,设置了起动频率, 可以在起动时很快建立起足够的磁通,使转子与定子间保持一定的空气隙等等。 (b)设置起动频率的方式 主要有两种方式:
通信电子线路课程设计说明书 三极管混频器 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：蔡双 指导教师：俞斌职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电子1002 完成时间：2012-12-20
摘要 随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。 关键词混频器；中频信号；选频回路
ABSTRACT With the development of society, the modernization of communication in our life becomes more and more important. Mixer in communication engineering and radio technology, widely used, the mixer is high frequency integrated circuit receiving system essential components. To transmit baseband signal to go through frequency conversion into a high frequency modulated signal, can in the air, wireless transmission, at the receiving end receives the modulated signal to demodulate the received useful signal, however in the demodulation process, receives the modulated high frequency signal to go through frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signal, this will be used mixer. Its principle is to use a multiplication device will be local oscillation signal and modulated signal by frequency selective circuit multiplication, choose the difference frequency term (MF ), in a superheterodyne receiver, mixer, a wide range of applications, such as: AM radio receiver will be modulated amplitude signal 535K ~ 1605KHZ to become 465KHZ intermediate frequency signal; and mobile communication a mixer, a two mixer etc.. Therefore, the mixer circuit is the application of electronic technology and radio professional must grasp the key circuit. Key words mixer；intermediate frequency signal；frequency selective circuit
成绩评定表 学生姓名张丽班级学号1203060101 专业通信工程课程设计题目多通道混频器电路 的设计 评 语 组长签字： 成绩 日期20 年月日
课程设计任务书 学院信息科学与工程学院专业通信工程 学生姓名张丽班级学号1203060101 课程设计题目多通道混频器电路的设计 实践教学要求与任务 1. 认真完成protel软件学习，熟练掌握基本操作。 2.绘制多通道混频器的电路原理图，要求布局符合电器规范、制图美观、可读性好。 3.采用protel绘制多通道混频器的电路原理图并用PCB完成相应的双面印刷版图。 4. 提交课程设计报告，要求条理清楚、图文并茂，体现制图的必要过程。 工作计划与进度安排 1：分析题目，查阅课题相关资料； 2：使用protel软件绘制多通道混频器电路的原理图； 3：绘制多通道混频器电路的双层印刷版原理图； 4：撰写课程设计报告，进行答辩验收。 指导教师： 201 5年1月5 日专业负责人： 201 5 年1 月5 日 学院教学副院长： 201 5 年1月5 日
摘要 混频是一种频率变换过程，是将信号从某一频率变换为另一频率，把已调制信号（调幅波或调频波）的载波频率从高频变换成固定的中频。设计的混频器电路，带有8个输入通道，2个输出通道。利用多通道设计方法，子图上建立一个输入通道，一个输出通道，就可以完成。通过熟悉对多通道混频器电路的Protel DXP设计，增强对复杂的电路的设计能力和对Protel DXP的应用能力。并对PCB板的整个设计过程有一个更为清晰的认识，掌握自上而下的层次原理图并实现双面印刷板设计。 关键字：混频器、Protel DXP、PCB
WCDMA 相较于2G时代的GSM技术，WCDMA在Data Rate与信道容量，都大大提升[1]，采用了几个不同于GSM的技术。一个是CDMA技术，也就是分码多任务，用简单的比喻来比较TDMA, FDMA, CDMA的不同[2] : 在会议室内，若要保持通话时不被干扰，一种分别是选择不同时间通话(TDMA) 一种是同时间通话，但分别在不同的隔间(FDMA)
还有一种是同时间又同隔间通话，但讲不同语言(CDMA) 这三种技术，分别在时域跟频域的比较 : 由上图可知，CDMA 不分时也不分频，但因为分码，采正交码技术，不同码之间完全没有相关，因此大大提高了安全性。 C
另外则是展频技术， 将讯号的带宽拓宽，使其带以拓宽，与前述的正交码有送数据没有关系，故的传送数据，因此使得讯号得知，带宽拓宽后，其信道 由上式可知，信道容量也跟个位的SNR ，b E 即每个位的式 : 便可算出系统的SNR ， 使其带宽远大于未作展频调变之原始数据带宽交码有关。由于Tx 端会采用一组正交码，且该Rx 端也需使用该组正交码，才能解开展频，得讯号不易被干扰与撷取[3]，同时也由Shanno 其信道容量也提升了，连带提高了Data Rate[4] 量也跟SNR 有关，但在CDMA 中，会先以 E N 个位的能量，而0N 即噪声的功率频谱密度， 其中b f 是Data Rate ，因此若提升0 b E N ， 则可提升
另外，由于原始数据的Chip Rate ，会在展频后大大提升，使得讯号会额外获得增益，进而再提高SNR ，该增益称为处理增益，Processing Gain ，P G ()10log( )C P R G dB R = R 是原始资料的Chip Rate ，C R 是展频后的Chip Rate ，由[5]可知，R 与C R 分别为12.2Kbps 与3.84Mcps ，带入上式，
零中频解调器与非中频解调器的比较1 零中频解调器与非零中频解调器的比较 张乃通* 摘要本文概述了零中频解调器与非零中频解调器的比较，阐述了零中频解调器的优点、需要解决的问题以及设想。 关键词零中频非零中频解调器接收机 随着数字无线电技术的发展，大规模集成的要求越来越高。接收机的集成碰到了高频滤波器的问题，所以提出了零中频的接收机方案。下面对零中频接收机与超外差式接收机作一比较，归纳了零中频接收机的优点和需要解决的问题。 1 非零中频解调器所遇到的问题 非零中频接收机又称超外差式接收机（Heterodyne Receiver），一般要几次下变频的中频（如图1，只变换了一次下变频的原理），在中频完成解调。在这种接收机的设计中存在以下几个主要问题： 图1 非零中频解调的基本原理 1.1镜像频率的抑制 * 哈尔滨工业大学航天学院原院长、工程院院士
零中频解调器与非中频解调器的比较 2下变频过程中会产生有关位于fc-2fi 的镜像频率，在混频之前必须把它抑制掉。这要 采用高频滤波器实现。只有当中频很高，镜像与载波相隔很远时才能实现。但这时，却不 能把临频道干扰有效地抑制掉。即临频道干扰的抑制和镜频抑制互为矛盾。即使镜频与载 波相隔很近（例如：fc/fi=10），对高频滤波器的要求也很高，一般要有很高的Q 值（接近 50），而且阶数也很高（6阶才可以达到60－70dB 的镜频抑制度）。 1.2镜频的抑制 镜频的抑制可以用I/Q 正交结构实现，但是要求I/Q 幅度一致，相位正交，例如5％的幅度不平衡和3度的相位不正交时，镜频抑制度约在26dB，要达到60dB 的镜频抑制度，相 位不正交性要小于0.3度，一般集成电路很难实现。 1.3集成度低 混频器之后的临频道干扰抑制滤波器也要很高的Q 值和阶数，这样的镜频抑制和临频道抑制滤波器难以集成。一般要用分离元件构成。造成体积大，费用较高。 1.4阻抗匹配困难 由于镜频滤波器难以集成，低噪声放大器后面要跟一个50Ω的负载，这又要在噪声与线性度之间进行权衡。 2 零中频解调的优点 零中频（Zero-IF）解调又称为直接下变频（Direct-Conversion）解调，（如图2所示），方法是将信号从载波直接变频到基带。这时中频为零，镜频和信号自身重叠在一起，此时要采用I/Q 正交结构来抑制镜频。 图2 零中频解调的基本原理 零中频解调的主要优点是： ·临频道抑制不须要高Q 的滤波器，低通滤波器可以用模拟集成电路实现；
2, 综合分析超外差（heterodyne）接收机、零中频（homodyne）接收机和低中频（low-IF）接收机的特点。 答案：（1）超外差式接收机(heterodyne receiver)： 优点(benefits)：1）超外差式接收机可以有很大的接收动态范围。2）超外差式接收机具有很高的邻道选择性(selectivity)和接收灵敏度(sensitivity)。一般超外差式接收机在混频器前面会有一个预选射频滤波器，在混频器后面还会有一个中频滤波器。这就使得它具有良好的选择性，可以抑制很强的干扰。3）超外差式接收机受I/Q信号不平衡度影响小，不需要复杂的直流消除电路。 缺点(drawback)：1）由于超外差式接收机一般会用到一级或几级中频混频所以电路会相对于零中频接收机复杂且成本高集成度不高。2）超外差式接收机会用到很多离散的滤波器，这些滤波器可以是SAW或陶瓷的，但一般比较昂贵，而且体积较大，是的集成度不高，成本也较高。3）超外差式接收机一般需要较高的功率消耗。 应用：相干检测的方案中(QPSK、QAM)。 （2）零中频接收机(homodyne receiver)： 优点(benefits)：1）零中频接收机可以说是目前集成度最高的一种接受机，体积小，成本也很低，但是如果到了VHF频段设计零中频接收机将变得非常复杂、困难。因为频率越高，IQ解调器所用到的本振很难做到正交，频率也很难做到很准确，一个解决办法就是增加AFC电路，自动控制本振频率。2）功率消耗较低。3）不需要镜像频率抑制滤波器，同样减小了体积和成本。 缺点(drawback)：1）由于信道选择性完全是在基带有源低通滤波器实现的，所以诸如大的动态范围、低噪声和良好的线性度这些指标要求使得有源低通滤波器的设计和实现非常困难。2）需要直流消除电路。由本振自混频(self-mix)和强干扰信号自混频在基带产生的直流电压会恶化接收信号，需要用到直流消除技术。如果不应用直流消除技术，这种方案就只能用在没有直流成分的调制方案中(比如：NC-FSK)。3）因为零中频接收机的载波是在射频频段，这样载波恢复变得很困