04发送、接收机结构

1、发送、接收机结构发送、接收机结构 接收机方案接收机方案 发射机方案发射机方案 无线发射接收机的性能指标无线发射接收机的性能指标 概概 述述 通信机基本结构通信机基本结构射频级基本结构射频级基本结构 发射部分发射部分 接收部分接收部分 天线公用器天线公用器 本章本章主要内容主要内容：介绍发送、接收机：介绍发送、接收机 结构方案结构方案 主要指标主要指标 射频发射级射频发射级 产生正弦载波产生正弦载波 完成基带信号对载波的完成基带信号对载波的调制调制 将通带信号将通带信号搬移搬移到所需的频段到所需的频段 放大放大到足够的功率并发射到足够的功率并发射 不干扰相邻信道不干扰相邻信道 通带信号（已调波）

2、通带信号（已调波） 上变频上变频 限制频带限制频带 主要指标：频谱、功率、效率主要指标：频谱、功率、效率 射频接收级射频接收级 从众多的电波中选出有用信号从众多的电波中选出有用信号 将微弱信号放大到解调器所要求的电平值将微弱信号放大到解调器所要求的电平值 从众多的电波中选出有用信号从众多的电波中选出有用信号 选频、滤除干扰选频、滤除干扰 放大放大 解调解调 主要指标：灵敏度、选主要指标：灵敏度、选择性择性 应解决的关键问题应解决的关键问题 选用合适的选用合适的调制和解调调制和解调方式方式 接收机接收机选出选出有用信道有用信道抑制抑制干扰干扰 接收机的接收机的灵敏度和线性动态范围灵敏度和线性动态

3、范围 发射机的发射机的高效率不失真高效率不失真的功率放大器的功率放大器 限制发射信号对限制发射信号对相邻信道的干扰相邻信道的干扰 天线天线收发转换器收发转换器的损耗小，隔离性好的损耗小，隔离性好 超外差式接收机超外差式接收机 基本结构方案基本结构方案 IF 变频器变频器功能：功能： 将接收到的射频不失真的将接收到的射频不失真的降低降低为一个为一个固定固定的中频的中频 变频特点：变频特点： 频率降低频率降低 频谱结构不变频谱结构不变 IF 为了解决选择性为了解决选择性 两个概念两个概念 频带频带 信道信道 上行上行频带频带: 890: 890 915MHz915MHz（移动台发、基站收）（移动台

4、发、基站收） 下行下行频带频带: 935: 935 960MHz 960MHz（移动台收、基站发）（移动台收、基站发） 每个每个信道信道: 200KHz : 200KHz GSM通信系统通信系统 特点特点： 信道带宽信道带宽 远比远比 载频小载频小 结果：射频段结果：射频段选择信道非常困难选择信道非常困难 要求滤波器要求滤波器Q值极高值极高 射频段选择频带射频段选择频带降为中频、选择信道降为中频、选择信道 措施：措施：降低频率选信道降低频率选信道 为使接收机达稳定的高增益为使接收机达稳定的高增益 天线输入天线输入电平约为电平约为-100 -120dBm（ 级）级）V 解调器输入解调器输入一般要

5、求约一般要求约500mV 要求要求增益大于增益大于 100dB以上以上 总增益射频增益总增益射频增益 混频增益混频增益 中频增益中频增益 结果：结果： 增益增益分散在各频段分散在各频段，易稳定，易稳定 中频中频频率低且固定频率低且固定，增益易大而稳定，增益易大而稳定 （主要增益级主要增益级） 超外差接收机各级功能超外差接收机各级功能 在较低的固定中频上解调或在较低的固定中频上解调或A/D变换也相对容易变换也相对容易且易于模块化且易于模块化 低噪声放大器低噪声放大器变频器变频器中频放大中频放大 射频放大射频放大频谱搬移频谱搬移 选信道、主增益级选信道、主增益级 超外差式接收机的主要缺点超外差式接

6、收机的主要缺点 产生众多组合频率的原因？产生众多组合频率的原因？ LORF LORF 0IF 非线性非线性 器器 件件 滤波器滤波器 LORF 0IF 变频器引入众多的组合频率干扰变频器引入众多的组合频率干扰 非线性器件不是非线性器件不是 理想平方律特性理想平方律特性 滤波器不理想滤波器不理想 产生组合频率产生组合频率 RFLO qP 变频器引起的寄生通道干扰变频器引起的寄生通道干扰 非线性非线性 器器 件件 滤波器滤波器 LORF 0IF LORFIF pqF 组合频率组合频率 当当F小于中频带宽时，通过滤波器输出小于中频带宽时，通过滤波器输出 输入端没有其它干扰信号输入端没有其它干扰信号

7、当输入端伴有干扰信号时当输入端伴有干扰信号时 11 cos m Vt 22 cos m Vt 组合频率组合频率 通过滤波器输出通过滤波器输出IFLO )2( 21 三阶互调干扰三阶互调干扰 镜像频率干扰镜像频率干扰 重要的寄生通道干扰重要的寄生通道干扰 什么是镜像频率？什么是镜像频率？ 消除镜像频率干扰的方法：消除镜像频率干扰的方法： 不让镜频信号进入变频器不让镜频信号进入变频器前端滤波器滤除前端滤波器滤除 滤波器实现难点？滤波器实现难点？ 射频滤波器通带做不窄射频滤波器通带做不窄 解决方法解决方法: 提高中频提高中频 高中频和低中频的利弊高中频和低中频的利弊 高中频高中频镜像频率远离有用信号

8、，滤波容易镜像频率远离有用信号，滤波容易 优点：优点： 利于抗镜频干扰利于抗镜频干扰 低中频低中频 相同相同Q值条件下，中频滤波器窄带值条件下，中频滤波器窄带 优点：优点：利于选择信道、稳定的高增益利于选择信道、稳定的高增益 选择选择 中频中频 兼顾兼顾 两者两者 两者兼顾最佳方案两者兼顾最佳方案超外差式超外差式二次混频二次混频方案方案 二次变频方案二次变频方案 中频选择原则中频选择原则 IIII中频采用中频采用低低中频值，利于提取有用信道，抑制邻道干扰中频值，利于提取有用信道，抑制邻道干扰 I I 中频采用中频采用高高中频值，以提高镜象频率抗拒比中频值，以提高镜象频率抗拒比 三个滤波器的三个

9、滤波器的功能、中心频率与带宽功能、中心频率与带宽 射频滤波器射频滤波器I I 中频中频 滤波器滤波器II II 中频中频 滤波滤波 器器 总增益总增益 低噪放增益低噪放增益 I I中频中频 增益增益 IIII中频中频 增益增益 （主要增益级）（主要增益级） 二次混频超外差接收机实例二次混频超外差接收机实例 881 RF fMHz 1 45 IF fMHz 2 455 IF fKHz 2 450.45544.545 LO fMHz 1 881 45926 LO fMHz 直接下变频方案（零中频方案）直接下变频方案（零中频方案） 方案特点：中频为方案特点：中频为0 0 IF LORF 0 IF 不

10、存在镜像频率，无镜频信号干扰不存在镜像频率，无镜频信号干扰 可用低通滤波器选择信道可用低通滤波器选择信道 易解决匹配、线性动态范围等问题易解决匹配、线性动态范围等问题 方案优点：方案优点： 直接下变频方案存在的问题直接下变频方案存在的问题 1.本振泄露本振泄露 关键原因关键原因: 本振频率与信号频率相同本振频率与信号频率相同 2. LNA偶次谐波失真干扰偶次谐波失真干扰 两个频率两个频率 相近的干扰相近的干扰 非线性的偶次项非线性的偶次项 引起的差频引起的差频0 0 漏过、形成干扰漏过、形成干扰 3. 直流偏差直流偏差 由本振泄漏引起的直流偏差由本振泄漏引起的直流偏差 强干扰的自混频引起的直流

11、偏差强干扰的自混频引起的直流偏差 4. 1/f噪声影响噪声影响 镜频抑制接收方案镜频抑制接收方案 特点：利用电路特点：利用电路结构形式结构形式改变改变 , 抑制抑制镜像频率干扰镜像频率干扰 tVtv RFRFRF cos)( tVtv imimim cos)( )cos()()()( RFLORFBCIF Vtvtvtv 输出抑制了镜像频率输出抑制了镜像频率 ( )cos()cos() 22 imRF BLORFLOim VV vttt ( )sin()sin() 22 imRF ALORFLOim VV vttt ( )cos()cos() 22 imRF CLORFLOim VV vttt

12、 数字中频接收方案数字中频接收方案 特点：特点：将第二次混频和滤波数字化将第二次混频和滤波数字化 优点：优点：可避免可避免I / Q两路的不一致两路的不一致 难点：难点：对对A/D变换器要求很高。变换器要求很高。转换速度高、较高的分辨率转换速度高、较高的分辨率 和较小的噪声、线性度很高和较小的噪声、线性度很高 、要求有较大的动态范围。、要求有较大的动态范围。 发射机方案发射机方案 直接变换法直接变换法 sin cos 本振本振 调制和上变频合一调制和上变频合一 在发射频率上调制在发射频率上调制 缺点缺点: 发射频率发射频率 本振频率，发射的强信号会影响本振源本振频率，发射的强信号会影响本振源

13、改进改进 两步变换法两步变换法 特点：特点：在较低的频率上在较低的频率上调制调制，再，再上变频上变频到发射频率到发射频率 优点：优点：较低频率处调制容易，正交两支路易一致较低频率处调制容易，正交两支路易一致 难点：难点：对对上变频滤波器上变频滤波器要求高要求高 无线发射接收机的性能指标无线发射接收机的性能指标 GSM系统的主要性能系统的主要性能 （1 1）发射频率：）发射频率： （2 2）双工间隔：）双工间隔： （3 3）载波信道间隔：）载波信道间隔： （4 4）多址方式：）多址方式： （5 5）调制方式：）调制方式： （6 6）信道比特率：）信道比特率： 移动台发送移动台发送 890915M

14、HZ 基站发送基站发送 935960MHZ 45MHZ 200KHZ 时分多址时分多址（TDMA） 频分多址（频分多址（FDMA） 最小偏移调制最小偏移调制（GMSK） 42kbps 发信机技术指标发信机技术指标 （1 1）平均载频功率：）平均载频功率： （2 2）发信载频包络：）发信载频包络： （3 3）射频功率控制：）射频功率控制： （4 4）射频输出频谱：）射频输出频谱： （5 5）杂散辐射：）杂散辐射： 例：移动台例：移动台 0.8W （29dBm） 相对载波功率（相对载波功率（dBdB）允许的最大电平允许的最大电平 调制调制 谱性谱性 能能 相对载频的偏移（相对载频的偏移（KHZKH

15、Z） 瞬态瞬态 频谱频谱 性能性能 相对载频的偏移（相对载频的偏移（KHZKHZ） 100200250400 600 1800 400 600 1200 1800 +0.530335454 23 dBm 26 dBm 32 dBm 36 dBm 9KHZ1GHZ112.75GHZ935960MHZ 250nW （36dBm） 1 W（30dBm）4PW（84dBm） （6 6）互调衰减：）互调衰减： （7 7）相位误差：）相位误差： （8 8）频率精度：）频率精度： 一个时隙内，相位误差的方均根应不大于一个时隙内，相位误差的方均根应不大于5 5 ，峰值小于，峰值小于2020 0.1ppm（1

16、107） 接收机指标接收机指标 （1 1）灵敏度：）灵敏度：（2 2）阻塞和杂散响应抑制：）阻塞和杂散响应抑制： （3 3）互调响应抑制：）互调响应抑制：（4 4）邻道干扰抑制：）邻道干扰抑制： （5 5）杂散辐射：）杂散辐射： （1 1）灵敏度：）灵敏度：静态静态102dBm，BER105 （仅列举一个数据）（仅列举一个数据） （2 2）阻塞：）阻塞： 113dB V （3 3）互调特性：）互调特性：70dB V（43dBm） （4 4）杂散抑制：）杂散抑制：70dB V （5 5）杂散发射：）杂散发射：9KHZ1GHZ20nW（57dBm） 112.75GHZ20nW（47dBm） 系统指标分配与计算系统指标分配与计算 电路设计前，必须进行的三个方面的工作电路设计前，必须进行的三个方面的工作 1.1. 合理合理确定确定接收机接收机发射机的发射机的整机指标整机指标 依据