作业三 2.4GHz接收机设计

《作业三 2.4GHz接收机设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2.4GHz接收机设计040910330荆文强关键字：接收机，镜像抑制，混频器1引言目前，无线数字通信的应用越来越广泛。接收机作为通信系统的重要组成部分，面临着高工作频率、高集成度、低电压、低功耗、低价格的挑战。要提高接收机的成度，关键是提高接收机中模拟前端的集成度。目前常见的接收机前端结构有超外、零中频、低中频、宽带中频和镜像抑制接收机等。超外差式接收机是大多数接收系统中最常用的结构。在超外差接收系统中，接收号经过或不经过放大，进入混频器变换成中频，检波器再将基带信号提取出来。本文所阐述的2.4GHz接收机就是可应用于无线局域网或蓝牙网络的无线通讯设，具有很好的

2、应用前景，本接收机采用两次外差结构，实现简单且性能较好。2接收机2.1超外差式接收机图1超外差接收机原理图超外差式接收机是传统的接收机结构(框图结构见图1)，该结构自1917年由Armstrong发明，该结构中使用了中频，因此又称为中频接收机。它具有成熟的理论基础和实践背景，获得了非常广泛的应用。然而，该结构需要使用高阶带通滤波器，用于抑制镜像信号，因此难以集成。超外差式接收机可以采用在最后一级正交下变频到基带的结构。该结构用低通滤波器代替带通滤波器实现信道选择，提高了接收机的集成度。正交变频也可以应用在中频，在正交变频之后，两路信号相加，构成镜像抑制结构，降低了

3、对镜像抑制滤波器的要求。此外，还可以使用上变频的方法，改进超外差式接收机的集成度。此时镜像信号的频率高于有用信号的频率，当两者的频率间隔很大时，可以方便地用低通滤波器滤除镜像信号，然后继续处理。但当接收信号的频率较高时，VCO的设计变得比较困难。总体来说，超外差式接收机离不开具有良好选频特性的滤波器。这样的滤波器只能在片外实现，超外差式接收机无法集成，不适合单片接收杌系统的应用。但因为超外差体系结构通过适当的选择中频和滤波器可以获得极佳的选择性和灵敏度，所以被认为是最可靠的接收机拓扑结构。该结构可用与为2.4GazISM频段应用而设计的接收机系统中。2.2零中频接

4、收机图2零中频收机原理图提高接收机集成度的关键在于去掉分立元件，主要是中频滤波器。零中频接收机(也称为直接变频接收机)的思想是，跳过中频，将信号直接从射频变换到基带。这种结构的好处显而易见。首先，不需要中频滤波器，因此集成度大大提高；其次，由于信号下变频到基带，因此可以使用低通滤波器代替带通滤波器来选择信号，从而简化了滤波器的设计；由于镜像信号就是接收信号本身，也就是说，两者的动态范围相同，因此对镜像信号抑制的要求大大降低；最后，接收机的结构简单，功耗自然降低。正因为这些优点，近年来该结构得到了迅速发展，成为集成接收机设计的主要选择之一。然而，在提高集成度的同时，

5、也引入了许多问题。接收机中混频器的射频输入、本振输入和中频输出端口之间的隔离度有限，因此某一端口的信号会泄漏到其它端口。本振信号还可能泄漏到天线，反射回混频器的射频端口。本振信号的自混频产生时变的直流寄生失调，当本振信号和射频载波频率相同时，这一直流失调可能造成后级的增益饱和，而淹没有用的信号。除此以外，CMOS电路1／f噪声的拐点频率可以很容易达到1MHz以上，干扰接收信号的低频分量，降低接收机的信噪比。与超外差式接收机相比，零中频接收机还受到偶次谐波失真的影响。偶次失真主要集中在基带附近，在超外差式接收机中，信号下变频到中频，可以通过带通滤波器消除这一干扰，而

6、在零中频接收机中，该失真量则和有用信号混迭在一起。采用差分形式的电路结构，能在很大程度上消除偶次谐波失真，减小它的影响。为了实现镜像信号和有用信号的分离，零中频接收机须采用双路正交下变频的结构。而双路结构存在着匹配问题，当两路失配时，会影响接收信号的质量。在电路版图设计中，通过对称布局等方法可以提高电路的匹配。2.3镜像抑制接收机图3Hartley镜像抑制接收机原理框图图4Weaver镜像抑制接收机原理框图Hartley和Weaver接收机都是镜像抑制接收机。即使不使用镜像抑制滤波器，接收机结构本身也能对镜像信号进行一定的抑制。HartIey接收机在正交下变频后，

7、使用Rc移相网络将两路信号分别移相90度。在输出端通过相加或相减消除镜像信号，得到需要的信号。由于RC移相网络对失配很敏感，镜像抑制的精度有限，且大的电阻和电容也无法实现片上集成，所以该结构很少被使用。Weaver接收机的工作原理与Hartley接收机类似，也是通过两路信号的相移和加减，实现对镜像信号的抑制。它使用两个混频器代替了Rc移相网络。由于混频器的匹配优于Rc网络，且易于集成，所以Weaver接收机优于Hartiey接收机。Weaver结构自身也存在不足之处：a)两路信号的正交下变频同样对失配比较敏感。当需要高精度的匹配时，必须使用大尺寸的有源混频器或无源

8、混频器，前