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1、认知无线电频谱探测接收机中低噪声放大器的研究与设计 西北大学 硕士学位论文 认知无线电频谱探测接收机中低噪声放大器的研究与设计 姓名：冯辉 申请学位级别：硕士 专业：物理电子学 指导教师：张志勇;赵武 20100529 摘要 随着通信技术的快速发展和市场需求的不断提高，对射频接收机的性能要求越来越 Noise 高，高集成度、低功耗的射频接收芯片逐渐成为研发热点。低噪声放大器 Low 机有着至关重要的影响。 本文设计了一种应用于认知无线电频谱探测接收机之中的宽带低噪声放大器。论文 在介绍了接收机的拓扑结构的基础上，重点讨论了低噪声放大器的工作原理，分析了目 前最为流行的几种宽带低噪声放大器的拓扑

2、结构以及优缺点。详细研究了噪声抵消技术 和电流复用技术，并在本文所设计的新的LNA拓扑结构中得以实现。在输入阻抗匹配 方面，利用变压器实现了LNA的宽带输入匹配，并得到良好的效果。 018 RF 本设计基于台积电TSMC RF软件环境 pm CMOS工艺，在CdenceSpectre 下实现电路仿真。仿真结果表明，在LNA的工作频率范围内 470 MHz 了所设计的LNA拓扑结构能很好的满足设计指标要求，可适用于工作频段为470 870MHz的认知无线电频谱探测接收机中。 关键词：低噪声放大器 LNA 、噪声系数、宽带匹配、噪声抵消 ABSTRACT Withthe of communicat

3、ionandthe market rapiddevelopment technologyincreasing with in receiver is attentionhasbeen on demand，RF highperformanceshortageGreat paid theRFreceiver has andlow power chip，whichhi曲integration of front RF onethemost modulesinthe ofthe isof amplifier LNA isimportant receivers，it inthe ofRFreceiver

4、performance greatimportance Inthis broadbandlownoise is in receiver usedthe of thesis，a amplifier,which spectrunl in radiowas ofsomekindsofRFreceiverswere detectingcognitive designedFirstly,theprinciples thenthe oflow-noise were researchesabout introduced，and topology amplifierspresentedSecondly,Key

5、 thenoisecancellation andthecurrentreuse werediscussedThebroadband technology technology input Was thetransformerand Wasachieved impedancematchingcompletedby goodperformance workis onthe01 umRF of andthesimulation Thewhole based 8 CMOS TSMC Was technology the RFsoftware results upon simulating perfo

6、rmed Cdence-Spectre surroundingThe 1 revealedthattheLNA is470 is operatingfrequencyrange MHz870MHz，thegain125128dB，the fluctuationofthe noise is ldB is08dB，thefigure3083-3486dB，the gain input is?137dBandthetllird?orderintermodulationis-73dBWhenthe is18V, interceptpoint supplyvoltage the is297mWThe C

7、MOSbroadbandlow-noise inthisthesisCan powerconsumption designed amplifier besuitableforthe radio detection is receiver，which cognitivefrequencyspectrum operatingfrequency 470MHZ一870MHz words：lownoise cancellation Key amplifier LNA ，noisefigure，widebandmatching，noise 西北大学学位论文知识产权声明书 本人完全了解西北大学关于收集j保存

8、、使用学位论文的规定。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许 论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论 文收录到中国学位论文全文数据库或其它相关数据库。 保密论文待解密后适用本声明。 学位论文作者签名： !墨垫 指导教师签名：垒盔 凹睁g月明日 9o卜年月f日 I 西北大学学位论文独创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地

9、方外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西 北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的 同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：；为 砂【年5月均日 西北大学硕士学位论文 第一章绪论 11引言 近年来，随着微电子技术的快速发展，通信技术取得了前所未有的进步，无线通信 系统成为其中发展最为迅速的一个分支【l】。现今的无线通信网络 如全球移动通信GSM 系统 极大的影响着个人的通信方式，无线通信技术已广泛地应用到人们生活的各个领 以及便携式多媒体终端等，交流着大量的信息。无线通信系统已经成为了人们日常生活

10、 中不可或缺的一部分。通信技术的高速发展要求无线通信设备能应用于任何地方、任何 时间，这就要求其具有小的体积、轻的重量、较低的功耗 电池可以更小、更轻、更持 久 ，从而对集成电路技术提出了更高的要求【2】。 射频 RF 和微波 MW 通信，即无线通信。它是以无线电磁波作为信息载体的方式 路和射频通信电路的发展对人类进入信息社会起了不可估量的推动作用。而随着集成电 特别是对于射频通信这样复杂的系统来说更是如此【31。一个完整的射频系统往往同时包 含了模拟电路和数字电路部分，是一个数模混合系统，而射频系统也将朝着更高传输速 率、更低功耗、更小外形以及更可靠的方向发剧41。 无线通信的高速发展使得无

11、线电频谱资源愈加珍贵【5】。主要体现在以下两个部 分。首先，由于频谱资源总量的有限性，加之各种无线业务都要占据一定的资源， 使得可用频谱资源愈来愈少；其次，各种频谱资源在利用时存在不同程度的浪费 现象，这加剧了频谱资源的紧缺的程度。一般情况下，频谱资源的紧缺表现在以 下两个方面：1 被划分给某行业的整个频段，有相当一部分闲置不用；2 固定的频 段本身业务量较小，在时间上有很大的空档。这就造成了频谱资源的利用率非常 低【6】。为了解决频谱资源紧缺的问题，一些重用频谱资源的无线电技术应运而生。 这其中最典型的就是认知无线电技术 CognitiveRadio，CR 和宽带无线接收技术 Ultra 发

12、展【7】o 第一章绪论 12认知无线电简介 认知无线电 Cognitive Mitola博士和GERALD 术学院Joseph Q 核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的 可用频谱，并限制和降低冲突的发生【9】。CR的学习能力是使它从概念走向实际应 用的真正原因。它的特别之处在于能够灵活、智能地配置无线网络，通过感知外界 环境，并使用人工智能技术从环境中学习，有目的地实时改变某些操作参数 tB如 传输功率、载波频率和调制技术等 ，使其内部状态适应接收到的无线信号的统计 变化，从而实现任何时间、任何地点的高可靠通信以及对异构网络环境有限的无 线频谱资源进行高效地

13、利用。认知无线电的核心思想就是通过频谱感知和系统的 智能学习能力，实现动态频谱分配和频谱共享10】【ll】12】。 目前，世界各国对认知无线电的研究尚处于起步阶段。美国、英国、瑞士、德国、 韩国和中国等国家在认知无线电方面都做了深入的研究。其中瑞士、美国和英国都是认 知无线电研究的发起者，而美国一直是认知无线电技术的研究大副13】。2003年12月，美 国联邦通信管理委员会 FCC 成立了认知无线电工作组，修正了美国的电波法，明确 80222 表示支持认知无线电技术的研究和发剧14】。2004年11月，无线标准IEEE WRaN 无线区域网 工作组成立，它是第一个基于认知无线电的标准，致力于解

14、决工作 在广播电视频段的认知无线广域接入网络技术。分配给认知无线电技术54MHz- 检测空闲频段资源并加以使用，在不干扰授权用户的情况下，实现VHFUHF频段内灵活、 自适应、合理的频谱配置【l51。国内对认知无线电的研究开始的也比较早，特别是在2006 至2008这三年的时间里，国内的科研机构在这方面做了广泛的研究，这期间国内发表了 很多关于认知无线电的文章，国内关于认知无线电频谱探测技术的研究已经逐渐向发达 6J。 国家靠拢【l 究。利用认知无线电技术，在不干扰已授权用户的前提下，提高UHF频段频谱的利用率。 由于在UHF频段已经存在数字电视信号，故要求基于认知无线电技术的频谱探测接收机

15、相比原有的电视接收机要具有更高的灵敏度，这样才能在不干扰已授权信号的前提下， 提高频谱资源的利用率。 2 两北大学硕十学位论文 13射频集成电路的发展 的是它和数字CMOS工艺不能兼容，无法实现单片集成。在天线接收信号后的模拟电路 模块和数字信号处理器之间的接口由于工艺的不同无法集成在单个芯片之上，这极大地 影响了通信接收机的体积和功耗，成为了通信集成电路发展的一个瓶颈。这些因素就导 材料的廉价性以及它的工艺最为成熟、成本最低、功耗最小、集成度最高等优点，硅 CMOS工艺被广泛使用，随着技术水平的提高特别是按比例缩小技术，MOS晶体管的频 率特性和噪声特性也逐渐得到改善。因此从长远来讲，CMO

16、S射频集成电路将是未来发 展的趋势17】。事实上，最近几年来，世界各国的研究人员在CMOS射频集成电路方面做 了大量的研究，并取得了可喜的进展，使CMOS射频集成电路的性能不断的得到提高， 并朝着实用化迈出了坚实的步伐【18】【19】。 就射频集成电路的发展现状来说，国外占有领先地位。尤其是最近几年随着无线 通信技术的快速发展，世界上各大半导体公司纷纷投入巨资以应对日益激烈的竞争，高 性能的产品越来越多地进入人们的日常生活。国内在射频集成电路方面的发展还相对落 后。由于设计以及半导体制造工艺的限制，国内产品在可靠性、稳定性、功耗等方面均 常成熟，并且在更小尺寸方面也取得了巨大的进步，45nmI

17、艺已经逐渐应用于设计之中。 制造工艺。学术研究方面主要集中在清华、上海交大、浙江大学、东南大学等少数几个 单位之中。随着CMOS器件尺寸的进一步减小，CMOS技术在射频集成电路领域的应用 将更加广泛。市场需求的急剧增加，使得硅CMOS技术在射频领域的应用除了对低噪声、 低成本、低功耗方面的优化以外，正逐步朝着更高频率和更宽频带的方向发展【20】21】。 14低噪声放大器研究的意义和现状 无线通信技术的飞速发展，人们对高性能、大容量的通信系统的需求越来越大，对 射频与通信集成电路的要求越来越耐221。射频接收机是无线通信系统的重要组成部分， 它的性能好坏直接影响整个通信系统的性能。低噪声放大器是

18、射频接收机前端模块的重 3 第章绪论 要组成部分，它一般位于接收机前端的第一级，直接与天线信号相连。由于其位于接收 机前端第一级，它的噪声特性将大大影响整个系统的噪声性能。射频接收机的功能是完 成对微弱信号的放大作用，因此射频接收机对低噪声放大器的指标要求主要是：低的噪 声系数、足够大的增益、工作稳定可靠、足够大的带宽和动态范围等等【23】24】。 本文设计了一款应用于认知无线电频谱探测接收机之中的低噪声放大器，用于在 UHF频段内提高频谱资源的利用率。由于在UHF频段已分配给电视使用，故要提高频谱 资源的利用率，这就要求频谱探测接收机拥有比电视接收机高的灵敏度，才能在不干扰 原有信号的前提下

19、，提高频谱资源的利用率。低噪声放大器的性能直接影响着整个频谱 探测接收机的性能好坏，而频谱探测接收机是提高频谱利用率的关键所在，性能优良的 低噪声放大器对频谱探测接收机有着至关重要的影响。本文所设计的低噪声放大器，工 作频段为470MHz870MHz。在设计中-丰要考虑了以下几个因素【25】【261。 1 噪声系数，低噪声放大器一般是要求噪声系数越低越好，噪声系数一般应小于3dB。 实际上，进入21世纪以来IEEE上报导的低噪声放大器的噪声系数都在3dB以下，但是随 着频率的增高，噪声系数不可能越来越小。对于共栅型低噪声放大器来说，理论上的噪 声系数是22dBE271。而往往噪声系数和增益、线

20、性度以及其他的参数会发生矛盾，不可 能在其他参数良好的情况下噪声系数能达到很小，这往往需要权衡以及折中考虑。 2 增益，从LNA的增益的角度出发，低噪声放大器的增益不能太小也不能太大。首先必 须提供足够大的增益，这是因为在射频接收机后级的电路处理中信号会出现很大程度上 号处理会很困难。除此之外，低噪声放大器的增益也不能太大，在接收机系统中低噪声 放大器后面连接滤波器以及混频器，如果放大后信号幅度过大，则会超过混频器的线性 范围，从而造成失真。 3 线性度，低噪声放大器的线性度一般常用三阶交调点职 定义为三阶互调功率和基波 功率相等时的输入功率 来描述。职越大，说明低噪声放大器抵抗三阶交调失真的

21、能力 越强，一般要求低噪声放大器的肥大于一15dB。 4 功耗，低噪声放大器的功耗与供电电压以及供电电流密切相关。在保证其它性能的前 提下，一般要求其功耗越小越好。 一般来说，低噪声放大器最主要的性能指标是噪声系数，其次是增益、功耗以及线 性度。这些指标往往都是相关的，如图11所示。因此在电路的设计之中，我们需要考 4 西北大学硕士学位论文 。?II 。 ?。? 增益 础舅 ?I+ 功耗 增盆 铲：一o。毯 输入输小?-。? 电源电餍 阻抗 ：? 压 N 速率尊爿嚣二!0 o篆彩 艺完成了宽带低噪声放大器的设计。cMos土艺在低成本、低功耗、高集成度方面具有 15本文所做工作 1 首先对认知无

22、线电以及射频接收机进行了简单的介绍，其次分析了现有的CMOS 低噪声放大器的拓扑结构类型，并对它们的优缺点进行了阐述和比较。 2 分析了LNA噪声源以及增益，功耗等影响因素。研究了噪声消除技术以及电流复 用技术，并将这两种技术应用于本设计之中，减小了功耗以及噪声系数。 3 提出了基于噪声消除技术与电流复用技术相结合的新的宽带CMOS低噪声放大 器结构。同时深入研究了宽带匹配技术，利用变压器实现了宽带低噪声放大器的输入匹 配设计，得到了良好的S参数。变压器作为一个独立的模块来实现宽带CMOS低噪声放 大器的输入匹配。 5 第章绪论 4 对所设计的LNA进行了各种指标仿真，验证结果表明本文所提出的

23、新的LNA结构 得到了良好的线性度以及较小的噪声系数。不足之处是低噪声放大器的功耗比设计预期 指标增加了10roW左右。 16本文LNA设计指标 本文设计了一款应用于认知无线电频谱探测接收机之中的差分宽带低噪声放大器。 CMOS射频工艺库来实现低噪声放大器的设计。设计指标如 采用台积电TSMC018肛m 下所示： 电源电压：18V 频率范围：470MH870MHz dB 噪声系数：NF 4 dB 电压增益：1520dB；增益波动 5-10 S参数：S1 dB ldB压缩点： 15 dB 三阶互调截断点 IIP3 ：一104-0 输入输出阻抗：50Q 功耗：2030mW 17论文组织结构 本论文

24、共分为六章，主要的内容简介如下： 第一章回顾了射频集成电路的发展，对认知无线电的研究意义以及发展现状进行 了简介。阐述了低噪声放大器的研究意义以及发展现状，简要说明了论文所做工作以及 组织结构。 第二章讨论了射频接收机的类型以及指标参数。结合本课题设计提出了适用于认 知无线电频谱探测的接收机类型。 第三章讨论了宽带低噪声放大器的拓扑结构类型以及优缺点。综合考虑，为了实 现输入阻抗的良好匹配、扩展CMOSLNA的频带范围，决定用电阻负反馈结构来实现 宽带CMOS低噪声放大器的设计。 第四章分析了噪声消除技术以及电流复用技术，并应用到本文所提出的LNA拓 扑结构中。利用变压器实现了宽带低噪声放大器

25、的输入阻抗匹配设计。 6 西北大学硕士学位论文 第五章利用CadenceRF软件进行了电路仿真，经过反复调整MOS管尺 Spectre 寸，使丰要性能指标达到设计要求。 第六章总结全文内容，指出本文的创新点，提出本课题有待于进一步深入研究的 问题。 7 西北大学硕十学位论文 第二章频谱探测接收机概述 本章主要分析了射频接收机的拓扑结构，结合课题设计要求，提出了以二次混频超 外差式结构来实现认知无线电频谱探测接收机的设计。 21射频接收机拓扑结构 射频收发机提供了信息源与通信信道 空气 之间进行信息交换的接口，如图21所 示。图21为一个典型的射频收发系统，需要传输的数据经发射机调制和上变频后，

26、转 换为某种特定格式的信号，经天线发射后在通信信道中传输：接收机接收到信号以后， 经下变频和解调以后将数据复原到原有的格式发送给用户或上一层应用。 伽 接收机 嗲 令勺 眇 发射机 q 戈线毁笈鞔 翘然信遴 龙线毅发桃 图2-1典型的射频通信系统 在射频通信电路中，由于信号在空中传输时伴随有很多干扰和损耗，因此到达接收 端的信号变的微弱且不稳定，接收端接收到的信号夹杂着很多的干扰信号，这些干扰信 号的强度往往远远大于有用信号的幅度，因此接收机的灵敏度和选择性对整个接收模块 至关重要。如下图22为收发器的丰要组成部分。图22中，a图为射频接收机的发射 部分，b图为射频接收机前端接收部分。一般来说

27、，接收机前端部分必须完成两个功能： 首先，放大来自天线接收到的信号并进行下变频将信号变到较低的频率，由于射频接收 机的前端对整个接收机的性能影响极大，接收前端设计是射频接收机的重中之重，要求 其能达到很高的性能，这一部分通常采用模拟电路来实现。其次，将下变频后的频率进 行基带处理，基带处理部分和应用接口部分是在较低的频率下进行，在现有的成熟的模 数变换器和数字信号处理的技术下进行，这两部分功能由数字电路很容易实现，故整个 射频接收机的性能好坏直接取决于射频前端模块性能的好坏。 9 第二章频谱探测接收机概述 22a笈封部分 2一一b接收豁分 图2-2射频收发机 目前常见的接收机结构主要有：超外差

28、式接收机、零中频式接收机、低中频接收机、 二次混频接收机等等【3l】32】。下面将对射频接收机经常采用的几种拓扑结构进行分析总 结，给出每种拓扑结构的优点和缺陷，并设计出适用于本文的接收机拓扑结构。 211超外差接收机 超外差式接收机是目前应用最为广泛的一种拓扑结构，其基本组成如图23所示。 llF滤波器 lli滤浚 | lF滤波器 图2-3超外差接收机的系统结构 超外差式接收机的基本原理是将从天线接收到的高频信号经放大和下变频后转化 为一个固定的中频信号，然后进行进一步的下变频或者直接进行解调。图23中大虚线 框以外表示的是分立元件，从天线接收到的信号经滤波器滤去干扰信号，然后经过低噪 声放

29、大器进行放大，放大后的信号经由镜像抑制滤波器压缩镜像信号，滤波后的信号和 本地振荡信号在混频器中进行混频，有用信号被转化成一个固定的中频信号再次经过滤 10 两北大学硕士学位论文 波器滤波，将得到的信号进行中频放大并提取有用信号进行调制，也可以进一步下变频 后进行调制。 超外差接收机是无线接收机中最常用的一种拓扑结构，它将带内信号从射频变换到 固定中频，然后在中频进行带通滤波、自动增益控制等处理。它使用大量高品质因数的 分离元件构成单元电路来实现高选择性和高灵敏度。但是超外差式结构也存在以下几个 缺点33】： 1 镜像抑制问题，该问题是由下变频引起的。下变频不仅将有用信号转换到中频外， 镜像信

30、号也被转换到中频，对有用信号形成干扰。为了抑制这一干扰，比较有效的办法 就是在下变频之前抑制镜像信号，这一功能由位于下变频前的镜像抑制滤波器来完成 的，它是一个带通滤波器，通带的中心频率与有用信号的中心频率相同，而位于阻带范 围内的镜像频率将被滤除，该滤波器的阻带衰减率就是对镜像信号的抑制率。为了使接 收机在很差的接收环境中依然保持较高的性能，镜像抑制滤波器必须高度压缩镜像信 号，一般要求对镜像信号的抑制率达到60-70dB。以目前的技术在高频的情况下，要 达到这么高的抑制率很难实现，如果采用外接的滤波器来实现则会增加电路的片外元 件，增加电路成本且不利于系统集成。 2 超外差接收机另外一个缺

31、点就是相邻信道的干扰问题。为了将下变频后的有用信 号从相邻干扰信号中剥离出来，一般在下变频后要加入中频信道选择滤波器，由于信道 之间的频率间隔很小，中频信道选择滤波器的转换带很窄，这样对片上集成的滤波器要 求非常高，因此一般采用外接的滤波器来实现。 总之，超外差结构接收机的最大的缺点就是需要加入多个外接的高性能滤波器，如 此一来不仅增加了芯片面积成本以及功耗，而且由于接入了多个外接元件使系统的稳定 性大大降低。但是由于超外差接收机可以提供优良的性能，它仍是目前应用最广泛的接 收机结构。 212 Harltley和Weaver接收机结构 为了解决超外差式接收机结构带来的镜像抑制滤波器难以集成的问

32、题，Harltley和 Weaver提出了镜像抑制接收机结构，如下图2-4 a 和2-4 b 所示。 频率成分的特点，对有用信号和镜像信号进行不同的处理，然后通过叠加来增强有用信 号并同时抑制镜像信号。 第二章频谱探测接收机概述 图2-4 a Harltley结构接收机 射 倍母 图2-40 Weaver结构接收机 括有用信号带和镜像信号带 都能实现900相移，这是非常难以实现的。若能将相移器从 信号通道移去，则接收机实现就会方便很多。基于以上考虑，Weaver结构接收机被设计 出来，它将相移放在本地振荡信号的通路上，采用两级变频结构来实现镜像抑制。由于 本地振荡信号只是单频信号，移相器实现将

33、会容易很多。正因为Weaver结构实现起来 结构接收机具有镜像抑制功能，但是其也有不足之处【蚓： 1 由于低通滤波器很难抑制相邻信道上的强干扰，因此加法器的线性度就变得十分 关键，此外还需要在噪声以及功率之间进行权衡。 2 要实现精确的正交，两个本振信号要精确的相差900，相移900所引入的噪声也需 12 西北大学硕1二学位论文 要着重考虑。 3 实现电路结构相对来说比较复杂，所以在功耗方面也要考虑。 213零中频接收机 在零中频结构中，低噪声放大器输出的射频信号直接进入混频器被变换到基带，经 过放大器后通过低通滤波器将干扰信号滤除。 LNA M f_工 l- 0 坷 COgo咯t 图2-5简

34、单零中频接收机 图25是一个简单的零中频接收机，它的本振频率等于输入的载波频率，信道选择 只需要一个截止特性较好的低通滤波器，电路中只是对双边带调幅信号能正确工作。因 为它把输入频谱的正负部分重叠了。对于频率调制和相位调制信号下变频必须提供正交 频谱的两个边带带有不同的信息，所以在变换为零频率的时候必须被分离为两个正交相 位。 Q 图26采用正交下交频的零差接收器 相对于超外差结构来说，零中频式接收机有两个很明显的优点。首先，镜像问题被 克服了，在理想的情况下零中频接收机没有镜像抑制问题，所以不需要难以集成的高Q 值高频或者中频带通滤波器，消除了超外差接收机的主要问题；其次，由于有用信号直 1

35、3 第二章频谱探测接收机概述 接被下变频到基带，下变频后，低通滤波器和数模变换器都工作在很低的频率下，降低 集成电路实现的难度。这些优点都使零中频接收机成为一种易于集成的接收机结构，而 且集成度很高，接收链路上的各个模块不需要驱动外部低阻抗负载，从而使零中频机的 功耗可以做的很低【351。 然而零中频接收机也存在以下不足之处： 1 I，Q支路不匹配 零中频接收机对镜像信号的抑制是在基带处理电路中完成的，如果I、Q两个支路完 全匹配，则基带处理信号能完全抑制镜像信号。但是在实际中，由于I、Q两个支路存 在幅度和相位的不匹配，使得输入到基带处理电路的I、Q两路信号存在幅度和相位偏 差。这时基带处理

36、信号不能完全抑制镜像信号，有用信号仍然会受到镜像信号的干扰， 导致误码率的上升，降低了射频接收机的性能。 21直流失调 零中频接收机将射频信号直接转化到基带，降低了镜像抑制的干扰。但与此同时却 引入了另一方面问题，下变频器以及后面的各个模块引入的直流失调成分将直接叠加在 有用信号之上，干扰有效信号。如图27所示。直流失调成分的强度可能比有用信号强 的多，会淹没有用信号，使得后面的各级处理模块出现饱和现象。直流失调是阻碍零中 频接收机广泛应用的一个主要因素。 图27本振信号和强干扰信号的自混频 3 LO泄露 除了会引起直流偏移以外，本振信号到天线的泄露以及辐射还会在利用相同的无线 标准的其他接收

37、机频带中产生干扰。但如果本振信号是差分的，则泄露到天线端时会相 互抵消。 4 信道选择 通过有源低通滤波器抑制信道外的干扰比使用无源滤波器更加困难，根本原因就在 14 西北大学硕士学位论文 于有源滤波器与相应的无源滤波器相比，需要在噪声线性度功耗之间更加严格的权衡。 214低中频接收机 从上面讨论可知，超外差式接收机的本振信号是一个同时具有正频率成分和负频率 成分的实信号，故会受到镜像信号的干扰，而零中频接收机的本地振荡信号是一个仪具 有正频率成分的复信号，故理想情况下不会受到镜像信号的干扰。低中频接收机的核心 是用一个仅具有正频率成分的复本地振荡信号来将射频信号转换到一个较低的中频【36】。 如图28是一个简单的低中频接收机。 图2 低中频接收机的系统结构 图2-9是低中频接收机的频率转换操作。低中频接收机将镜像抑制问题由射频转移 下变频之翁的功率谱密度 一Z+ +骣l+五 门r_气 广_1l h t!众一j薯氅鐾霪算茎麓 1EI一一一一一二二二二二二二爹蒌薹蓁番| 15 第二章频谱探测接收机概述 到比较低的中频，缓解了实现压力，使得该类接收机比较容易集成，同时下变频后的信 号不位于基带，避免了零中频接收机所遇到的直流失调问题。在实际