第16单元无线类比数位接收机之设计与制作ppt课件.ppt

《第16单元无线类比数位接收机之设计与制作ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、逢甲大學通訊系何滿龍博士第16單元無線類比數位接收機大綱無線類比數位接收機簡介接收機的架構接收機的靈敏度接收機的動態範圍電路範例分析電路範例實測結果討論2無線類比數位接收機簡介射頻接收機的功用是將所要的電波訊號由天線接收後，負責將天線輸入的微弱訊號逐級加以放大和降頻，最後將接收到的射頻訊號解調，還原成原來的訊號。接收機的電路結構可分為射頻前端電路、中頻、和基頻等三級，我們就分別將這三級電路的功能加以說明：3無線類比數位接收機簡介射頻前端電路(RFFront-end)包含射頻低雜訊放大器(LNA)

2、和混頻器(Mixer)兩個部份，主要負責接收的靈敏度和動態範圍等兩種性能的表現，前端電路的性能越好，則接收微弱訊號或訊號急遽變化時的品質表現越好。中頻級電路包含中頻放大器、類比解調器、濾波器、自動增益控制(AGC)等電路；中頻級電路最為複雜，主要負責接收機的選擇性和提供足夠的增益，使中頻解調訊號有足夠的位準送至基頻處理器，繼續完成解調的工作。4無線類比數位接收機簡介基頻級主要是由基頻處理器所構成的，一般是由數位訊號處理器處理中頻級送來的基頻類比訊號，並轉換成基頻數位訊號，發射時則將基頻數位訊號轉

3、換成基頻類比訊號，以及處理自動增益控制(AGC)位準和跳頻等等的工作。5接收機的架構接收機的架構，可以簡單區分為超外差式與直接變換(DirectConversion)或稱直接降頻式等兩大類。超外差接收機：超外差式接收機是先將接收到的射頻訊號轉至中頻，經過中頻濾波與放大的處理，供解調器進行訊號解調還原，超外差式接收機之架構如圖13-1所示。超外差接收機可採用一個中頻或兩個中頻的架構。超外差接收機無論在靈敏度、選擇性及穩定性上都有相當優越的表現，因此傳統的接收機，大都是採取超外差架構。6接收機的架構

4、圖13-1超外差接收機架構圖7接收機的架構超外差方式的最大優點是選擇性，也就是在強干擾訊號下，小信號的處理和選擇能力很優秀，若經過兩次變頻，可以獲得更高的選擇性。超外差方式的主要缺點是對中頻鏡像訊號太靈敏，進而造成接收機靈敏度的降低，且中頻鏡像濾波器須使用大量的被動元件，更由於兩次混頻需要額外的VCO和PLL，所以需外加許多元件，以致無法有效地將功耗、體積減小，以及成本無法降低等缺點。8接收機的架構直接降頻式接收機：直接降頻式接收機如圖13-2所示，為一種零中頻接收技術，即RF訊號不需變換到中頻

5、，而是由射頻直接變換到基頻，並解調出類比I/Q訊號，然後再送至基頻處理器，解調成為基頻數位I/Q訊號。由於射頻訊號直接變頻到基頻時，射頻訊號的正負頻率會重疊，因此直接降頻方式，需要兩個混頻器，産生正交I/Q解調訊號。零中頻方式可以抑制鏡像頻率，但其前端的選擇性較低，一般只需加入帶通濾波器濾掉帶外訊號即可。I/Q通道的低通濾波器的功用則為選擇希望的頻道，並抑制鄰頻干擾。9接收機的架構圖13-2直接降頻式接收機架構圖10接收機的架構直接降頻式接收機由於RF與LO頻率幾近相同，LO訊號較容易洩漏至天線

6、端發射出去，或再進入混頻器而產生了自混頻(SelfMixing)的現象，射頻訊號經LNA放大後，同樣地也會進入混頻器的本地振盪端產生自混頻現象，自混後使I/Q輸出含有近乎直流的拍差訊號而造成直流偏移，如圖13-3所示。圖13-3本地振盪洩漏及自混頻造成直流偏移現象11接收機的架構直接降頻式接收機的優點為電路結構簡單，缺點為靈敏度、選擇性及直流穩定性較差。本地振盪洩漏是直接降頻方式的最大缺點，本地振盪洩漏也會調諧到天線並幅射出去，因而造成附近同頻帶接收機的帶內干擾。直接降頻式接收機的混頻方式，大多

7、使用次諧波混頻(Sub-harmonicMixer)模式，以倍頻混頻方式來增加隔離度，並減低本地振盪洩漏及自混(Selfmixing)的現象。12接收機的架構直接降頻式接收機的好處有下列幾點：由於未經中頻轉換，電路簡單，減少非線性轉換失真，可以提高接收機動態範圍。由於沒有中頻，因此不需要中頻放大器與中頻SAW濾波器，可以簡化電路結構及降低成本。直接降頻方式中，頻率合成器只使用一個，可減少不必要的干擾和耦合，並可加快頻率合成器的鎖定時間。13接收機的靈敏度靈敏度是指接收機在天線端收到的訊號，並且可

8、以將其解調出來的最小訊號感度。接收機所要接收的訊號功率低於雜訊底層(NoiseFloor)時是無法收到任何訊號的，唯有所要的訊號功率大於雜訊底層功率和接收系統的雜訊指數之和時，才能收到所要的訊號，如圖13-4所示，此即接收機的接收靈敏度，所以接收機的接收靈敏度與其本身的雜訊指數息息相關。14接收機的靈敏度MDS:MinimumDiscernibleSignalSFDR:Spurious-FreeDynamicRange圖13-4IP3截點和動態範圍15接收機的靈敏度在絕對溫度為290oK時，且於