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1、接收机的框架1.1.1接收机的架构 ( Receiver Architecture )1.1.2 接收机的灵敏度 ( Receiver Sensitivity)1.1.2.1 由系统各级增益和噪声系数等效的噪声因子 ( Contribution From Stage Gains And Noise Figures )1.1.2.2 由镜像噪声等效的噪声因子 ( Contribution From Image Noise )1.1.2.3 本振宽带噪声等效的输入噪声因子 ( Contribution From Wideband LO Noise )1.1.2.4 灵敏度计算的例子 ( Examp
2、le of Sensitivity Calculation ) 1.1.3 接收机的选择性（Receiver Selectivity）1.1.4 接收机的伪响应（Receiver Spurious Responses）1.1.5自静噪（Self-quieting）1.1.6 接收机的交叉点（Receiver Intercept Point）1.1.6.1 二阶交叉点（Second-order Intercept Point）1.1.6.2 三阶交叉点（Third-order Intercept Point）1.1.6.3nth阶交叉点（nth-order Intercept Point）1.1
3、.1接收机的架构接收机的选择性（receiver selectivity）通常是指接收机抑止邻近信道信号的能力。天线需要通过filert 1、rf扼流圈或大的电阻连接到直流地。天线暴露在不可控制的环境中，任何静电在其上的累计，会因为内部接收机在rf频段使用的小电容从而产生很高的电压（V=Q/C）图1.1 Typical dual_conversion receiverFilter 1 通常称为RF接收滤波器或是预选择（preselector），其主要作用有三，如下：1) 限制到RF放大器和混频器的信号的频带，以减小IM失真2) 衰减接收机的伪响应(镜像和1/2IF为最重要的伪信号)3) 抑止接
4、收机的本振信号的泄漏，如果第一级中频的频率较高，那么第一中频的衰减也要考虑rf filter 1 可能是高选择性的腔体滤波器，一般需级联低通滤波器来衰减在腔体滤波器的中心频率的奇次频率产生的谐振（这是这类滤波器的共性）rf放大器的噪声系数、增益及交调截至点影响接收机的性能。高的反向隔离度对于一本振信号的衰减和filter1和filter2相互隔离起了重要作用，而且不会破坏整机的接收选择性。反之，如果rf放大器的反向隔离度小，则会造成滤波器的相互影响，从而使得在某些频率点rf的选择性变差。Filter2的主要作用是衰减接收机的伪响应（spurius reponse），衰减IF，衰减由放大器产生或
5、放大的镜像（image）信号，抑止放大器产生的二次谐波(其可能会降低混频器的二阶交叉点（second-order intercept point）)，filter2抑止本振信号泄漏到天线端的能力由其带宽决定。因为混频器对接收有效信号的奇次信号的抑止度很差，而filter2对镜像噪声的抑止度有20dB,所以通常也称filter2为镜像滤波器(image filter)。如果不要求很高的接收灵敏度，rf放大器和镜像滤波器可以不用。第一混频器是非线性器件，通常在接收机中它的信号功率（highest RF levels）是最大的，因此其需要高的交叉点（intercept point）。混频器又很多种类
6、（有源，无源，非平衡，单端平衡，双端平衡，调谐，宽带等），通常无源的和双端平衡的混频器有极高的交叉点、噪声平衡和高功率输出；单一的有源混频器较便宜，但是交叉点差混频器的主要参数如下：Mixer ParameterAffected Receiver Specification转换损耗（conversion loss）接收机的灵敏度（receiver sensitivity）三阶交叉点（third-order intercept point）交调失真（intermodulation distortion）二阶交叉点（second-order intercept point）1/2中频伪响应抑止（1
7、/2 IF spurious reponse rejection）高阶交叉点（higher-order intercept point）高阶杂散抑止（high-order spurious rejection）噪声平衡（noise balance）接收机灵敏度，AM噪声抑止（receiver sensitivity,AM noise rejection）本振到前端的隔离度（LO to RF isolation）LO信号到天线端的传导衰减（conducted LO energy propagating toward antenna）前端到中频的隔离度（RF to IF isolation）接收I
8、F信号的敏感度（susceptibility to direct IF frquency pickup1）注意：1、这里我认为是从天线端即前端接收到的中频信号（外界干扰或是本机的空间耦合）通常在混频器的中频输出端加双工网络来优化混频器的交叉点指标，理论上其不允许任何信号，特别是本振（LO）信号的谐波反射回混频器。双工网络必须抑止本振的多次谐波信号的反射。注入滤波器通常用来衰减本振附近的宽带噪声和本振的谐波，特别是二次谐波的衰减有利于混频器的二阶交叉点。因为本振信号幅度较大，并且在混频器中类似开关的动作会产生谐波分量，所以在混频器的本振端口对本振信号的谐波进行滤除。但是对双端平衡混频器而言，因其
9、内部平衡性对二次谐波有很好的抑止，而且理论上双端平衡混频器内部不会产生任何偶次谐波，所以在双端平衡混频器的应用中，不需要特别对外接本振信号的二次谐波进行滤除。对第一本振而言，其中一个重要指标就是它的单边带相位噪声（single-sideband phase noise，SSB），通常这个指标决定了接收机的邻近信道的选择性。而在偏离本振频率的频偏（frequencey offset）处测量到的宽带噪声（wideband noise）影响接收机的灵敏度（sensitivity）,并且通常大于单边带的相位噪声（SSB）。本振信号中所包含的伪信号必须很小，否则，它们会造成接收机的伪响应。另外一点需要注
10、意，当应用在移动或手持设备中，本振电路应对颤噪效应（外界的机械压力或声压调制本振信号的频率和幅度）不敏感。第一级中频（IF）滤波器主要是滤除接收近端（close-in）的IM交调信号，影响邻近信道的选择性，及衰减第二镜像。通常，第二镜像的要求比邻近信道选择性的要求要高，而且第二镜像的选择性决定了滤波器的极点数。中频的等效噪声带宽对接收机而言是一重要指标，因为它决定了到达检波器的噪声多寡和接收的调制带宽；对数字通讯而言，中频的群延迟也是很重要的指标，通常要求低的群延迟。群延迟的补偿，由硬件或是软件实现，用来克服群延迟的失真，使得群延迟从一个单位到另一单位具有很高的重复性。考虑到接收机的IM指标，
11、紧接在混频器后的中频滤波器需要小心选择，另外混频器需接阻抗转换电路来隔离混频器与中频滤波器，因为中频滤波器在带外表现出高阻抗，而如果在混频器的中频端表现为高阻抗会降低接收机的IM（intermodulation）性能，特别是有源混频器。中频放大器通常是高增益，如果其紧接在混频器后，那么要求它的交叉点指标很高。但是如果中频放大器接在中频滤波器后，那么对交叉点指标的要求没有直接接在混频器后高，因为中频滤波器能够隔离一些大的非工作信道（off channel）的干扰信号。对图1.1中各个模块性能指标的要求如下所示，应注意的是每个环节都是交互的，及相互影响。在设计接收机时，可能需要针对接收机的要求对各
12、个模块作出适当的选择（tradeoffs）。假设解调的处理是在有良好性能指标的集成电路中进行。1 在满足接收机的灵敏度和交调失真（IM distortion）指标前提下分配各个模块的增益和差损。2 选择第一中频3 选择第一本振的注入点（injection side）4 仔细研究混频器5 在混频器的基础上，设计本振注入滤波器和选择本振工艺6 仔细研究滤波器的形式7 设计RF放大器基于系统的灵敏度和交调抑止指标，合适选择增益，差损和交叉点是可行的。利用本书中的公式和workbook软件进行指标计算和接收机设计是非常有用的，下一节会详细讨论接收机的灵敏度和相应的例子。通常，RF放大器的增益超过20d
13、B是不可取的，因为就单一器件而言，如此高的增益容易导致器件的不稳定，并且对后级的混频器的交叉点指标有较高的要求。滤波器的典型差损最大至3dB。有源和无源混频器的选择需仔细考虑。很多采用有源混频器的接收机没有RF放大器。中频频率的选择影响到其它的滤波器特性，因为中频的频率决定了镜像和1/2 IF伪响应频率。晶体滤波器或其它的中频滤波器只有一特定中心频率，然而，如果可以从多个频率中选择一个作为中频，应选择最高的频率。此外，检测混频器的高阶伪响应，其决定落在带内最低阶的杂散；确保中频不是数字时钟、参考频率或是任何存在于附近的离散信号的谐波，当然也包括外部信号。第一中频注入侧的选择有如下三种考虑：1
14、一旦中频的频率确定，高阶伪响应和自静噪（self-quieting）频率可能会影响注入测2 在典型情况下振荡器的频率越高，其SSB的相位噪声越差。但是对综合频率源而言，高端注入（即本振频率比输入信号频率高）所需VCO的调谐范围比低端注入（即本振频率比输入信号频率低）所需VCO的调谐范围要小。有些混频器有限定的工作频率会要求低端注入。3 由低频倍乘至本振相比直接采用高频率为本振，有时候有些优点。混频器的性能在接收机性能中起着举足轻重的作用。无源混频器的IM指标较好（相对有源），但是需要较高的本振功率，而且不提供转换增益。有源混频器所需的本振功率较低，噪声系数不比无源混频器的噪声系数好，其IP3较
15、高，可以弥补消耗功率的不足，特别是在高温的环境中。混频器的噪声平衡（noise balance）指标决定了是否需要本振注入滤波器；混频器的二阶交叉点指标决定了RF滤波器对于1/2 IF伪响应的衰减量；混频器的构成方式决定了所需的本振输入功率。一般来说，VCO输出信号的功率越大，其宽带噪声越高，如果接收机的灵敏度要求很高，那么当输入大的本振功率时，需要注入滤波器来抑止镜像噪声；如果本振调谐范围较宽，要求注入滤波器也能跟踪本振的变化进行相应的调谐。除了影响到混频器的噪声平衡和本振的宽带噪声，注入滤波器还有其它的优点。例如，一个滤除本振的二次谐波的简单低通滤波器，能很好的衰减二次谐波的边带噪声，从而降低混频器在此频点的噪声平衡指标。在接收机中，本振的构造一般由实际的应用来决定。如果要求接收机的接收频率可编程，那么需要采用频率合成器。如果只是单一的接收频率，则可通过晶体振荡器来实现。在非常低成本的接收机中，如果发射频率能够改变来弥补接收机的频率漂移，或反之接收频率能够变化以弥补发射频率的漂移，那么本振可以采用分立LC(inuctor-capacitor)振荡电路实现。例如，发射机不断的发射脉冲信号（bursts），其载波频率在最大和最小载波
