无线通信收发机结构介绍与优缺点分析

eefocus_3923837

在现代社会中，无线通信已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。而作为无线通信的核心设备，无线通信收发机扮演着至关重要的角色。本文旨在介绍各种无线通信收发机的结构，并分析其优缺点，以帮助读者更好地了解和选择适合自己需求的无线通信收发机。

无线通信系统结构包括超外差结构，零中频结构，低中频结构，直接射频采样结构。

1. 超外差结构

超外差结构图

在超外差接收器中，它通常包含三个部分——RF(射频)、IF（中频）和BB（基带）。

接收器的RF部分包括 频率预选双工器 、低噪声放大器（LNA）、RF带通滤波器（BPF）、作为混频器前置放大器的RF放大器以及RF-IF下变频器（混频器）。

下变频器后是一个中频放大器（FA），然后是一个中频BPF，用于通道选择和抑制不需要的混频信号。

I/Q解调器是第二个频率转换器，可将信号频率从IF下变频至BB。解调器包含两个混频器，它将IF信号转换为I和Q信号，即两个90度相移BB信号。低通滤波器（LPF）跟随每个通道I和Q中的混频器，以滤除不需要的混频信号并进一步抑制干扰。滤波后的I和Q路 BB信号由BB放大器放大，然后ADC将放大后的BB信号转换为数字信号，以便在数字基带中进一步处理。与超外差接收器类似，超外差发射器也由RF，IF和BB三个部分组成。

超外差结构优缺点

超外差结构具有较高的灵敏度，避免接收机因为变频产生的直流问题。然而，超外差接收器必须处理相应的镜像干扰。整个系统设计也相对复杂。

2． 零中频结构

在零中频结构发射机中，调制后信号通过DAC 转化为模拟信号，经过滤波器（BPF），通过mixer 混频，再通过滤波器滤波， PA放大后RF发射。

接收机接收信号经过BPF，LNA放大后，再经过滤波，接收机mixer直接将接收信号变到零中频，经过LPF和VGA放大，通过ADC转换后再解调。

零中频结构优缺点

零中频结构相对简单，不需要镜像频率抑制器。但是由于LO泄漏等各种原因会产生直流，需要消除直流操作。零中频结构对IQ失配也是非常敏感的，在数字基带处理中也要增加IQ失配补偿处理算法（参考本号其他文章）。

3． 低中频结构

低中频结构与零中频类似，区别在于发射端和接收端mixer之间有个差频，接收机的demod处理信号中含有一个低中频。低中频结构常用于窄带通信系统中

低中频结构优点是结构简单，也不需要消除直流。但是同样有IQ失配补偿处理，和镜像抑制处理。

4． 直接射频采样

直接射频采样接收器架构仅由低噪声放大器、适当的滤波器和ADC组成。上图中的接收器不需要使用混频器和LO；ADC直接数字化RF信号并将其发送到处理器。在这个架构中，可以通过数字信号处理(DSP)实现接收器的许多模拟组件。可以使用直接数字转换(DDC)来隔离终端信号，而不需要使用混频器。此外，在大多数情况下，除了抗混叠或重建滤波器之外，还可以使用数字滤波替换大部分模拟滤波。这个结构的难点在于ADC的设计。

当我们要开始做一个通信系统收发机的时候，哪种通信收发机结构是我们考虑的重点。窄带系统比如蓝牙等，用低中频结构比较合适，而wifi这种宽带OFDM系统则零中频结构更好。要在实战中综合考虑。

无线通信收发机的结构与性能的不断发展，为人们提供了丰富多样的选择。从传统的AM/FM收发机到现今的LTE/5G收发机，每一种结构都有其独特的优势和适用场景。在做出选择时，我们应该根据具体需求和应用环境综合考虑各种因素，并权衡其优缺点。随着科技的进步，无线通信收发机将继续发展，为我们的生活带来更多便利与可能。相信通过不断的学习和研究，我们可以更好地利用无线通信收发机，推动无线通信技术的发展，让我们的生活变得更加智能、便捷和高效。

阅读全文

Chunhan

理論基礎的學習，得學習、學習！