发射端-数字上变频
正交调制是一种常用的技术,在以往的通信中,一般都由模拟电路实现,由于很难保证两 路载波的正交性,调制效果往往不理想,因此我们考虑用数字的方式进行正交调制. 目前比较常用的数字上变频芯片(数字频率合成芯片)有ADI的AD9852,AD9856, AD9777,等
正交数字 数字载频分别和IQ 上变频器件 基带信号相乘在相 加,即得到了数字 中频信号DAC 12bitDAC 半带滤波器 (HBF) 采样率提高5~8倍 滤除高频分量 数字信号成型
IF IF RF’LO RF
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接收机结构和发展—超外差接收机设计注意:镜像滤波器
1.镜像滤波器的设计:
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H
FreqD DCFIF 来自S2nd Harmonic
Freq
DC
Tx Band
Rx Band
In-Band Blockers Power (dBm) Blocker IMD Product
Power (dBm)
FFT
C/D
D DC Tx Band
FLO-FRF Power (dBm)
Desired Signal
中频数字信号处理-工程应用:
CIC抽取 FIR滤波
IF
AntiAliasing Filter
ADC
NCO
CIC抽取
FIR滤波
数 字 基 带 处 理
DSP
FPGA
◆NCO: numerically controlled oscillator,产生数字载波样本信号,将采样信号
搬移到零中频 ◆CIC抽取:降低了速率,但是原则是抽取后频率为带宽2.2倍以上. ◆FIR滤波:低通滤波.
I
Freq
D DC
FS-FIF FS/2
Freq
Rx Band
FLO+FRF
Desired Signal
LO Leakage
E
Freq
D DC
FLO
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中频采样接收机-数字中频处理
接收机结构和发展—超外差接收机设计注意:镜像滤波器
超外差接收机设计注意: 1.镜像滤波器(image reject filter)的设计:
镜像频率的产生:假如射频接收信号为RF=4000MHz,带宽为40MHz,接收中频为IF=140MHz 那么需要的本振:LO=RF-IF=3860MHz RF信号经过混频器产生的信号有: F1=RF+LO=4000+3860=7860MHz 上边带信号，通过低通消除 F2=RF-LO=4000-3860=140MHz 下边带信号，需要的信号 考虑信号RF’=RF-2IF=3720MHz 同样经过混频器产生的信号 F1’=RF+LO=3720+3860=7580MHz F2’=RF-LO=3720-3860=140MHz 很明显RF’信号通过混频同样的到了140MHz的信号,与原信号发生了混叠.这个射频信号 RF’与RF信号好像是中间隔着本振频率LO的一对对称信号,因此称为镜像频率.所以为了 保证信号的正确接收,要在混频之前加镜像滤波器,滤除RF-2IF信号.
3.模拟正交下变频器 超外差接收机中中频IF通过正交变换将中频信号转换为基带信号,但是正交调制的关键 是中频的本振信号相位完全正交,幅度平衡.否则将产生虚假信号,会产生幅度和相位误 差.这个问题可以在中频采样中得到解决.
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中频采样设计重点:ADC选择,带通采样 ADC选择注意:
全功率模拟带宽 抗混叠滤波 无杂散动态SFDR 性噪比SNR 非线性误差 互调失真
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接收机结构和发展—数字上变频发射机
PA DRIVER PA +15dB 48 dB
-10 dB
0 to -20dB
-3 dB
DAC
AD8345
TxDAC
A B
C
380 MHz
D
E
+10dB -5 dBm
F
AD8362 60 dB RMS Detector
G
ADF4212L (Int-N) ADF4252 (Frac-N)
1760 +/-30 MHz 1580 +/-30 MHz 1462.5 +/-37.5 MHz
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中频采样接收机-频谱特性
Power (dBm) Transmit Signal Out-of-Band Blocker Power (dBm) In-Band Blockers
A
DC
Power (dBm)
F
Desired Signal
Channel Select Filter
Freq
D DC Tx Band Rx Band
Out-of-Band Blocker AGC & Nqyuist Filter Power (dBm)
Freq
In-Band Blockers
SAMPLING CLOCK
B
Transmit Signal Desired Signal
Tx Band
F
B
DC
F
IF Tx Band
Tx Band
F
C
F
IF Tx Band
D
F
IF Tx Band
G
DC Tx Band
F
注意这里的中频本振泄漏没有滤除
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A.天线接收到的RF信号通过预选滤波器-前置选择性滤波器(RF BPF)滤除频外干扰信号的信号 B.通过低噪声放大器LNA对信号进行发大,并且不叠加大的噪声进来 C.第二级镜像抑制选滤波器(IR Filter)滤除镜像频率中的干扰信号,将其衰减到可以接收的水平 D.通过本地振荡器LO和混频器,将信号变换到指定的频道(中频)去. E.通过中频带通滤波器(信道选择滤波器),去掉无用的相邻频道和相隔频道. F.可变增益放大器,减小信号的失真,并且降低后级电路对动态范围的要求. G.模拟正交下变频器将中频信号变同相(I)和正交(Q)两路基带信号.经过ADC采样后变为基带数字 信号,进行数字基带处理
接收机结构和发展--超外差结构发射机结构
-15 dBm 380 MHz
-25 dBm
Gain=10dB NF=12 dB OIP3=20 dBm P1 dB=10 dBm
ACTIVE MIXER IF AMP Diff to SE
-15 dBm
-18 dBm
-3 dBm
+45 dBm
DAC
SAW
BAND FILTER
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中频采样接收机-缺点和设计注意
采用中频采样结构优点:
1.简化设计.混频器和双路ADC可以通过 一个高速ADC实现 2.数字化之后,本振/混频/放大/滤波都仅 仅是数字运算,不会产生谐波,互调等虚假 信号.
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接收机结构和发展—超外差接收机设计注意:模拟变频
超外差接收机设计注意:
2.中频带通滤波器 在超外差的构架中,中频带通滤波器可以有效的抑制功率信号泄漏到邻近通道,同时抑制 邻近信道干扰本信道,也就是说带通滤波器特性直接决定了收发链路的邻近通道功率抑 制(Adjacent Channel Power Rejection)与邻通道选择能力(Channel Selectivity),所 以要用特殊的元件,如声表滤波器.
发射过程: 信号经过调制,放大,滤波,通 过混频器将信号升频到一个 指定频段,通过功放由天线发 射到空中去.
Compare
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接收机结构和发展-超外差接收系统
频谱变 换分析
中频采样接收机缺点:
因为ADC需要在越来越高的频率下 工作,所以成本会提高,同时因为高速 ADC也会引起功耗的提高.另外AD性 能和动态范围要求提高.
模拟下变频和数字下变频的原理是一样的,但是模拟下变频中混频器的非线性和模 拟本振的频率稳定度,相噪,温飘都是影响性能和不可彻底解决的问题,而这些在数 字下变频中都不存在,
无线通信系统接收机的结构和发展
李晶 Jing.B.Li@ 2006.6.21
引言
无线通信系统发展发展以来,在演进过程中发展出了许多适合不同系统的接收机构架,许 多理论上的接收机结构也逐渐应用于实际的项目中,但是其基本目地都是不变的: -----在充满各种不同电波的天空中,将属于自己的信号接收下来,经过接收机的将信号放 大,滤波,变频,解调到原始的信号----各种构架的提出也是为了能够降低接收机的复杂度,成本,功耗,适用元器件数目等方面 考虑.这里主要了解以下几种主要的结构. 超外差接收机 (Heterodyne) 中频采样接收机 (IF Sampling) 零中频接收机(Direct Conversion) 低中频接收机(Dual IF )