零中频接收机课件

超外差、零中频、近零中频接收机简介：众所周知，射频电路按功能主要可以分为三部分，发射机、接收机和本地振荡电路。

对于接收机来说，主要有三种，超外差接收机(heterodyne receiver)、零中频接收机(homodyne receiver)和近零中频接收机，这三种接收机可以说各有优缺点，那么在设计射频接收机时到底应该应用哪一种呢？本文主要目的就是想根据我阅读的一些文章文献，对于题目中提到的三种接收机的优缺点及应用作一个总结归纳，以便将来设计时应用。

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)。

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。

零中频无线电信号RF（射频）进入天线，转换为IF （中频),再转换为基带（I，Q 信号），但仍然是较低的频率。

接收：射频 -> 中频-> 基带发射：基带 -> 中频-> 射频传统接收在射频信号和基带之间的转换分为多步（一下变，二下变）进行，首先：射频和中频之间转换，然后中频和基带间转换。

（中间要转就得有滤波，SAW ）接收机的射频和中频链路都有声表滤波器。

零中频技术只是取消中频滤波器，而且目前只有在某些对抗干扰要求不高的应用（手机也算）才选用零中频技术，零中频技术仍然有许多技术问题需要解决。

有了零中频技术的应用将使得GSM系统对中频滤波器的需求才得以减少，体积才得以下来。

随着移动电话向多频段、多模化方向发展，手机内声表滤波器的个数会不断增加。

根据结构的不同，一个双频手机有多达七个声表滤波器，其中只有两个是中频滤波器。

采用"零中频技术"可省略无线通信系统中的中频滤波级，达到削减整机成本的目的。

虽然零中频技术已发展多年，并且某些类型的寻呼和GSM手机也已采用，但是目前的零中频技术无法满足电路对高性能的要求。

零中频接收技术，即RF信号不需要变换到中频，而是一次直接变换到模拟基带I ／Q信号，然后再解调 .近年来，软件无线电作为一个新兴的技术对传统的无线电技术领域进行革命性的冲击。

零中频已经变得很有实用价值。

开源软甲无线电 GNU Radio 是免费的软件开发工具套件。

它提供信号运行和处理模块，用它可以在易制作的低成本的射频（RF）硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。

这套套件广泛用于业余爱好者，学术机构和商业机构用来研究和构建无线通信系统。

GNU Radio 的应用主要是用Python 编程语言来编写的。

但是其核心信号处理模块是C++在带浮点运算的微处理器上构建的。

因此，开发者能够简单快速的构建一个实时、高容量的无线通信系统。

尽管其主要功用不是仿真器，GNU Radio 在没有射频 RF 硬件部件的境况下支持对预先存储和（信号发生器）生成的数据进行信号处理的算法的研究。

CDMA零中频接收机之剖析与探讨CDMA（Code Division Multiple Access）是一种无线通信技术，常用于手机通信系统中。

在CDMA系统中，零中频接收机是其中一种重要的组成部分。

零中频接收机是将接收的射频信号转换为零中频信号处理的设备。

在本文中，我们将对CDMA零中频接收机的原理进行分析和讨论。

CDMA零中频接收机的工作原理是基于扩频技术。

在CDMA系统中，不同用户的信号通过不同的扩频码进行扩频处理，以实现用户之间的分离。

在接收端，零中频接收机首先进行射频信号的放大和滤波处理，以增强信号的强度和减小噪声的影响。

然后，接收机通过扩频码和本地扩频码进行相关处理，将信号从射频频率转换到中频频率。

零中频接收机的核心部件是相关器。

相关器通过将接收信号与本地扩频码进行相关运算，提取出感兴趣的用户信号。

这个过程中，相关器会将其他用户的信号抑制掉，实现用户信号的分离。

相关器的伪噪声功率和动态范围是衡量零中频接收机性能的重要指标。

较高的伪噪声功率可以减小噪声的影响，提高接收机的灵敏度；而较大的动态范围可以容纳更多用户的信号，提高系统的容量。

除了相关器，零中频接收机还包括其他一些组成部分，如频率转换器、滤波器、放大器等。

频率转换器可以将接收信号的频率转换到中频频率范围内，方便后续处理。

滤波器可以选择出特定的信号频带，减小干扰信号的影响。

放大器可以增强信号的强度，提高接收机的灵敏度。

在CDMA系统中，零中频接收机的性能对系统的性能有着重要的影响。

良好的接收机设计可以提高系统的容量和覆盖范围。

因此，研究和优化零中频接收机的性能是CDMA系统设计中的重要任务之一总之，CDMA零中频接收机是CDMA系统中的重要组成部分，主要负责将接收信号转换到中频频率范围内，并通过相关器进行信号的分离。

零中频接收机的性能直接影响着系统的容量和覆盖范围。

在未来的研究中，我们可以进一步探讨零中频接收机的优化方法和技术，以提高系统的性能和可靠性。

超外差、零中频、近零中频接收机简介：众所周知，射频电路按功能主要可以分为三部分，发射机、接收机和本地振荡电路。

对于接收机来说，主要有三种，超外差接收机(heterodyne receiver)、零中频接收机(homodyne receiver)和近零中频接收机，这三种接收机可以说各有优缺点，那么在设计射频接收机时到底应该应用哪一种呢？本文主要目的就是想根据我阅读的一些文章文献，对于题目中提到的三种接收机的优缺点及应用作一个总结归纳，以便将来设计时应用。

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)。

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。

三种接收机结构（超外差零中频低中频）关于接收机结构我们从最传统的超外差结构开始介绍。

超外差结构能提供非常好的性能，但这种结构需要大量分离元件，像滤波器等。

这种结构无法单芯片集成实现，因此出现了零中频，低中频接收机结构。

超外差接收机超外差接收机自从1917首次出现以来一直作为接收机设计的主要结构。

直到2000，出现了零中频接收机，这种接收机结构适合完全集成实现。

图1 一级混频的超外差结构图1所示为单级混频的超外差结构，混频器利用本振信号将RF信号下变频到IF频率。

超外差结构由以下模块组成：输入带通滤波器，低噪声放大器，镜像抑制滤波器，混频器，中频滤波器，AD。

输入带通滤波器通常用于抑制带外干扰信号，防止带外强干扰信号阻塞低噪声放大器。

通常输入带通滤波器带宽比较宽，由多个信道组成。

镜像滤波器用于抑制镜像频率，关于镜像滤波器我们下面会做详细介绍。

混频之后的IF带通滤波器决定了接收机的通道选择性，用于抑制邻道信号功率，同时IF带通滤波器也通常作为AD前端的抗混叠滤波器。

零中频接收机超外差接收机需要解决的主要问题就是镜像频率抑制问题。

而零中频接收机通过将信号直接转换到基带(0Hz)，从而克服了镜像抑制问题。

其结构如下：图2 零中频接收机结构零中频接收机本振频率(LO)和射频信号频率(RF)相等，镜像频率也就是信号频率本身。

不存在镜像频率干扰的问题，原超外差接收机结构中的镜像抑制滤波器及中频滤波器都可以省略。

这样一方面取消外部元件，有利于系统的单芯片实现。

如图2所示，混频器后面是一个模拟低通滤波器，该滤波器作为通道选择滤波器和AD前端的抗混叠滤波器。

如果接收机的通道选择性完全由该滤波器实现，那么要求该滤波器的截止频率为信号带宽的一半，以有效抑制邻道和更远端的信道干扰。

由于该滤波器工作在低频，因此可以用有源模拟滤波器实现，注意上下两个分支幅度响应匹配。

有源模拟滤波器相对于超外差接收中的无源中频滤波器输入动态范围有限，并且阻带衰减有限。

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EN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0bE 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()CP 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，而得知0bE N 与P G 后，便可算出JM (Jamming Margin) :()10log()10log(bP E JM dB G N =−当然JM 值越大，则表示抗干扰能力越好[3]。