零中频接收机课件
超外差 零中频 近零中频接收机
超外差、零中频、近零中频接收机简介：众所周知，射频电路按功能主要可以分为三部分，发射机、接收机和本地振荡电路。
对于接收机来说，主要有三种，超外差接收机(heterodyne receiver)、零中频接收机(homodyne receiver)和近零中频接收机，这三种接收机可以说各有优缺点，那么在设计射频接收机时到底应该应用哪一种呢？本文主要目的就是想根据我阅读的一些文章文献，对于题目中提到的三种接收机的优缺点及应用作一个总结归纳，以便将来设计时应用。
超外差式接收机(heterodyne receiver)：优点(benefits)：1．超外差式接收机可以有很大的接收动态范围2．超外差式接收机具有很高的邻道选择性(selectivity)和接收灵敏度(sensitivity)。
一般超外差式接收机在混频器前面会有一个预选射频滤波器，在混频器后面还会有一个中频滤波器。
这就使得它具有良好的选择性，可以抑制很强的干扰。
3．超外差式接收机受I/Q信号不平衡度影响小，不需要复杂的直流消除电路。
缺点(drawback)：1．由于超外差式接收机一般会用到一级或几级中频混频所以电路会相对于零中频接收机复杂且成本高集成度不高。
2．超外差式接收机会用到很多离散的滤波器，这些滤波器可以是SAW或陶瓷的，但一般比较昂贵，而且体积较大，是的集成度不高，成本也较高。
3．超外差式接收机一般需要较高的功率消耗。
应用：相干检测的方案中(QPSK、QAM)。
零中频接收机(homodyne receiver)：优点(benefits)：1．零中频接收机可以说是目前集成度最高的一种接受机，体积小，成本也很低，但是如果到了VHF频段设计零中频接收机将变得非常复杂、困难。
因为频率越高，IQ解调器所用到的本振很难做到正交，频率也很难做到很准确，一个解决办法就是增加AFC电路，自动控制本振频率。
2．功率消耗较低。
3．不需要镜像频率抑制滤波器，同样减小了体积和成本。
电视原理中频系统课件
信号解调技术
信号解调技术是将经过调制的信号还原为原始信号的过 程。
同步检波适用于残留边带调幅信号的解调，而相干解调 适用于抑制载波的调频或调相信号的解调。
在电视中频系统中，信号解调技术通常采用同步检波或 相干解调技术。
信号解调技术的性能指标主要包括解调增益、失真度和 抗干扰能力等。
信号解码技术
信号解码技术是将经过压缩编 码的数字信号还原为原始图像
中频系统未来发展方向
智能化
中频系统将进一步实现智能化， 通过人工智能、大数据等技术手 段，提升系统的自动化和智能化
水平。
绿色环保
随着环保意识的不断提高，中频 系统将更加注重绿色环保，采用 更加节能、环保的材料和设计，
降低对环境的影响。
跨界融合
中频系统将与其它领域进行跨界 融合，拓展应用领域和市场空间 ，实现更加广泛的应用和发展。
随着技术的发展，中频系统逐渐演变为集成电路形式，将中频放大器、混频器和解 调器集成在一个芯片中，提高了信号处理的效率和稳定性。
目前的中频系统已经实现了数字化处理，采用数字信号处理器（DSP）技术对信号 进行处理，进一步提高了信号处理的精度和稳定性。
02 中频接收原理
中频信号的产生与传
中频信号的产生
特点
中频系统的特点是具有固定的中频频率，通常为38MHz或 44MHz，且中频信号的带宽较窄，一般为6MHz或8MHz。 这种设计可以减小信号处理的难度，提高信号处理的稳定性 。
中频系统的发展历程
早期电视接收机中的中频系统较为简单，主要由中频放大器和混频器组成，解调器 通常在后续的图像和声音处理电路中进行。
中频信号是在电视信号的传输过程中，将图像信号和伴音信号调制到特定频率的 载波上所产生的信号。中频信号的产生是电视信号传输过程中的重要环节。
零中频
零中频无线电信号RF（射频）进入天线，转换为IF （中频),再转换为基带（I，Q 信号），但仍然是较低的频率。
接收：射频 -> 中频-> 基带发射：基带 -> 中频-> 射频传统接收在射频信号和基带之间的转换分为多步（一下变，二下变）进行，首先：射频和中频之间转换，然后中频和基带间转换。
（中间要转就得有滤波，SAW ）接收机的射频和中频链路都有声表滤波器。
零中频技术只是取消中频滤波器，而且目前只有在某些对抗干扰要求不高的应用（手机也算）才选用零中频技术，零中频技术仍然有许多技术问题需要解决。
有了零中频技术的应用将使得GSM系统对中频滤波器的需求才得以减少，体积才得以下来。
随着移动电话向多频段、多模化方向发展，手机内声表滤波器的个数会不断增加。
根据结构的不同，一个双频手机有多达七个声表滤波器，其中只有两个是中频滤波器。
采用"零中频技术"可省略无线通信系统中的中频滤波级，达到削减整机成本的目的。
虽然零中频技术已发展多年，并且某些类型的寻呼和GSM手机也已采用，但是目前的零中频技术无法满足电路对高性能的要求。
零中频接收技术，即RF信号不需要变换到中频，而是一次直接变换到模拟基带I ／Q信号，然后再解调 .近年来，软件无线电作为一个新兴的技术对传统的无线电技术领域进行革命性的冲击。
零中频已经变得很有实用价值。
开源软甲无线电 GNU Radio 是免费的软件开发工具套件。
它提供信号运行和处理模块，用它可以在易制作的低成本的射频（RF）硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。
这套套件广泛用于业余爱好者，学术机构和商业机构用来研究和构建无线通信系统。
GNU Radio 的应用主要是用Python 编程语言来编写的。
但是其核心信号处理模块是C++在带浮点运算的微处理器上构建的。
因此，开发者能够简单快速的构建一个实时、高容量的无线通信系统。
尽管其主要功用不是仿真器，GNU Radio 在没有射频 RF 硬件部件的境况下支持对预先存储和（信号发生器）生成的数据进行信号处理的算法的研究。
CDMA零中频接收机之剖析与探讨
CDMA零中频接收机之剖析与探讨CDMA（Code Division Multiple Access）是一种无线通信技术，常用于手机通信系统中。
在CDMA系统中，零中频接收机是其中一种重要的组成部分。
零中频接收机是将接收的射频信号转换为零中频信号处理的设备。
在本文中，我们将对CDMA零中频接收机的原理进行分析和讨论。
CDMA零中频接收机的工作原理是基于扩频技术。
在CDMA系统中，不同用户的信号通过不同的扩频码进行扩频处理，以实现用户之间的分离。
在接收端，零中频接收机首先进行射频信号的放大和滤波处理，以增强信号的强度和减小噪声的影响。
然后，接收机通过扩频码和本地扩频码进行相关处理，将信号从射频频率转换到中频频率。
零中频接收机的核心部件是相关器。
相关器通过将接收信号与本地扩频码进行相关运算，提取出感兴趣的用户信号。
这个过程中，相关器会将其他用户的信号抑制掉，实现用户信号的分离。
相关器的伪噪声功率和动态范围是衡量零中频接收机性能的重要指标。
较高的伪噪声功率可以减小噪声的影响，提高接收机的灵敏度；而较大的动态范围可以容纳更多用户的信号，提高系统的容量。
除了相关器，零中频接收机还包括其他一些组成部分，如频率转换器、滤波器、放大器等。
频率转换器可以将接收信号的频率转换到中频频率范围内，方便后续处理。
滤波器可以选择出特定的信号频带，减小干扰信号的影响。
放大器可以增强信号的强度，提高接收机的灵敏度。
在CDMA系统中，零中频接收机的性能对系统的性能有着重要的影响。
良好的接收机设计可以提高系统的容量和覆盖范围。
因此，研究和优化零中频接收机的性能是CDMA系统设计中的重要任务之一总之，CDMA零中频接收机是CDMA系统中的重要组成部分，主要负责将接收信号转换到中频频率范围内，并通过相关器进行信号的分离。
零中频接收机的性能直接影响着系统的容量和覆盖范围。
在未来的研究中，我们可以进一步探讨零中频接收机的优化方法和技术，以提高系统的性能和可靠性。
《零中频接收机》课件
零中频接收机是一种创新的接收机技术，具有广泛的应用前景。本课件将介 绍零中频接收机的概念、工作原理、优点、应用以及未来发展趋势。
什么是零中频接收机
零中频接收机是一种新型的接收机技术，相对于传统中频接收机具有很多优点。让我们来了解一下这种创新的 技术。
零中频接收机的工作原理
2 雷达系统
3 空间探测器
利用零中频接收机的技术， 在雷达系统中可以实现更 精确的目标探测和跟踪， 提高系统的性能。
对于空间探测器，零中频 接收机能够提供更高灵敏 度的信号接收，帮助科学 家更好地探索宙。
零中频接收机的发展趋势
1
高速数字信号处理技术的发展
随着高速数字信号处理技术的发展，零中频接收机的性能将不断提升，进一步拓 宽其应用范围。
2
高精度时钟技术的发展
高精度时钟技术的发展将使得零中频接收机的频率测量更加精确，提高系统的稳 定性和性能。
3
高速数字转换技术的发展
高速数字转换技术的发展将进一步提高零中频接收机的信号采样速率和分辨率， 满足更高要求的应用场景。
结论
零中频接收机是一种新型的接收机技术，广泛应用于通信、雷达和空间探测器等领域。随着相关技术的发展， 这种创新的接收机技术将有着广阔的应用前景。
了解零中频接收机的工作原理，需要了解它的组成部分和零中频技术的原理。 让我们深入探讨一下这个技术的内部机制。
零中频接收机的优点
降低噪声系数
通过零中频技术，零中频接收机可以降低混频 器的噪声系数，提高接收信号的质量。
节约成本和空间
由于零中频接收机的设计，可以减少多个滤波 器的成本和占用的空间，提高系统的效率。
减少失真和干扰
相比于传统中频接收机，零中频接收机能够减 少信号失真和干扰，提供更清晰、更可靠的信 号。
《接收机概述》课件
接收机信道
1
信号调制方式
接收机信号可以通过调幅、调频或其他调制方式进行传输。
2
不同信道下的工作原理
接收机需要根据不同的信道特性进行相应的信号处理和解调。来自3选择合适的接收机
根据具体的需求和应用场景，选择合适的接收机来适应不同的信道。
接收机技术指标
接收灵敏度
接收灵敏度是指接收机能够接 收到的最小输入信号强度。
《接收机概述》PPT课件
这个PPT课件将向你介绍接收机的基本概念和原理，接收机在通信和其他领域 的应用，以及接收机的技术指标和发展趋势。
什么是接收机？
接收机是一种用于接收无线电信号并将其转换成有用信息的设备。它的基本 原理是通过天线接收电磁波，并将其转换成可供理解和使用的信号。
接收机根据其设计和用途的不同，可以分为各种不同类型，如广播接收机、 卫星接收机和通信接收机。
接收机的组成与功能
主要部件
接收机包含各种部件，如天线、调谐器、解调器、 滤波器和音频放大器。
主要功能
接收机的主要功能是接收和处理无线电信号，将其 转换成可读或可理解的形式。
接收机参数
1 常用参数
接收机的常用参数包括灵敏度、动态范围、 带宽、选择性等。
2 含义与解释
了解接收机参数的含义对于正确选择和配置 接收机至关重要。
接收机的发展趋势包括更高的灵敏度、更宽的动态 范围和更高的集成度。
局限与优化方向
接收机仍面临着一些技术和性能上的局限，需要通 过进一步的研究和优化来克服。
动态范围
动态范围表示接收机可以处理 的最大和最小信号强度之间的 范围。
带宽
带宽是指接收机可以接收和处 理的频率范围。
接收机的应用
1 通信领域的应用
超外差 零中频 近零中频接收机
超外差、零中频、近零中频接收机简介：众所周知，射频电路按功能主要可以分为三部分，发射机、接收机和本地振荡电路。
对于接收机来说，主要有三种，超外差接收机(heterodyne receiver)、零中频接收机(homodyne receiver)和近零中频接收机，这三种接收机可以说各有优缺点，那么在设计射频接收机时到底应该应用哪一种呢？本文主要目的就是想根据我阅读的一些文章文献，对于题目中提到的三种接收机的优缺点及应用作一个总结归纳，以便将来设计时应用。
超外差式接收机(heterodyne receiver)：优点(benefits)：1．超外差式接收机可以有很大的接收动态范围2．超外差式接收机具有很高的邻道选择性(selectivity)和接收灵敏度(sensitivity)。
一般超外差式接收机在混频器前面会有一个预选射频滤波器，在混频器后面还会有一个中频滤波器。
这就使得它具有良好的选择性，可以抑制很强的干扰。
3．超外差式接收机受I/Q信号不平衡度影响小，不需要复杂的直流消除电路。
缺点(drawback)：1．由于超外差式接收机一般会用到一级或几级中频混频所以电路会相对于零中频接收机复杂且成本高集成度不高。
2．超外差式接收机会用到很多离散的滤波器，这些滤波器可以是SAW或陶瓷的，但一般比较昂贵，而且体积较大，是的集成度不高，成本也较高。
3．超外差式接收机一般需要较高的功率消耗。
应用：相干检测的方案中(QPSK、QAM)。
零中频接收机(homodyne receiver)：优点(benefits)：1．零中频接收机可以说是目前集成度最高的一种接受机，体积小，成本也很低，但是如果到了VHF频段设计零中频接收机将变得非常复杂、困难。
因为频率越高，IQ解调器所用到的本振很难做到正交，频率也很难做到很准确，一个解决办法就是增加AFC电路，自动控制本振频率。
2．功率消耗较低。
3．不需要镜像频率抑制滤波器，同样减小了体积和成本。
《零中频接收机》课件
研究零中频接收机的线性化技术，降低非线性失真和噪声，提高信 号质量。
高效实现方法
研究零中频接收机的低复杂度实现方法，降低功耗和成本，提高其实 用性。
THANKS
感谢观看
高线性度
由于没有中频滤波器，零中频 接收机能够提供更好的线性度 ，提高了信号的保真度。
低噪声
由于减少了中频电路，零中频 接收机的噪声系数也相应降低 ，提高了信号的信噪比。
易于集成
由于结构简单，零中频接收机 更容易实现小型化和集成化。
挑战
镜像抑制问题
零中频接收机在接收信号时 ，会同时接收到目标信号和 镜像信号，需要采取措施抑 制镜像信号。
特点
结构简单、低功耗、低成本、易 于集成。
工作原理
01
02
03
信号输入
射频信号通过天线接收， 经过低噪放增益放大后进 入混频器。
混频
射频信号与本振信号混频 ，直接下变频到基带信号 。
信号处理
基带信号经过滤波、放大 、解调等处理，最终输出 原始信息。
历史与发展
起源
20世纪90年代，随着微电 子技术的进步，零中频接 收机概念被提出。
解决方案
采用数字滤波器进行镜像抑制
通过数字滤波器对接收到的信号进行处理，抑制镜像信号的影响。
优化本振电路设计
通过优化本振电路的设计，降低本振信号的泄露。
采用开关电源进行电源管理
通过采用开关电源技术，实现高效、稳定的电源管理。
采用校准技术解决通道一致性问题
通过校准技术对接收机的各个通道进行校准，确保通道间的一致性。
05
零中频接收机的未来展望
技术发展趋势
集成化
随着微电子技术的发展，零中频接收机将更加集成化，体积更小 ，功耗更低。
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3.1直流偏移
1.频率调整
由于本振信号泄露是产生直流偏移的主要原因， 因此可以改变本振信号的频率。该方法通过其它 频率的本振信号通过倍频、分频、和频信号来形 成与所需要的信号的同频信号用于混频。
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3.1直流偏移
2.电容耦合
电容耦合框图
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3.1直流偏移
2.电容耦合 电容耦合是指通过电容或高通滤波器
滤除直流成分。其框图如图所示。但是这 种方法会带来一个新的问题。很多调制方 式集中在低频附近，而且某些调制方式有 直流成分，采用这种方法会造成信号失真， 所以这种方法并不常用。
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3.1直流偏移
3.直流校准
直流校准框图
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NoSUCCESS
THANK YOU
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2020/7/22
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在超外差接收机中，我们主要考虑了奇 数阶的失真。对于零中频接收机来说，我 们还要考虑偶数阶失真。如图所示的两个 干扰信号，由于器件的非线性，会产生两 个频率的差频。对于理想的混频器，这个 信号会被搬移到较高的频率，而实际中， 混频器都有一定的馈通，从而使信号受到 干扰。
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3.4 1/f噪声
1/f噪声通常是频率低于200Hz时的主要 噪声源，对于零中频接收机来说影响比较 大。
4.伺服控制电路 伺服控制一路与直流校准方法类似，只
是使用积分器代替了原来的采样/保持电路。 这个积分器可以跟踪直流失调的方向。即 输出为正，则输出值增加，反之亦然，积 分器的输出通过DAC，使其输出增加到能够 与直流失调相抵消。
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3.2 I/Q失配
对于相位和频率调制技术，零差接收机 必须采用正交混频，因此需要两路正交的 信号。我们现在来看I/Q两路不平衡对系统 产生的影响。
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7
3.1直流偏移
直流偏移是零中频接收机面临的一个重要 问题。直流偏移产生的原因产生的原因很多。其 中最主要的原因是本振信号的泄露。泄露的信号 再从输入端输入，与本振信号混频，产生直流信 号。
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8
3.1直流偏移
直流偏移对系统的影响
直流信号可以使级电路饱和，从而淹没有用信 号。
直流偏移的消除
如果直流偏移是稳定的，则消除并不困难。但 由于环境是时变的，以及从本振泄露的信号也是 时变，因此直流偏移也是时变的。消除时变的直 流失调信号，较为困难。直流失调的补偿方法有
3.1直流偏移
3.直流校准 在不能采用电容耦合的场合，可以采用
给系统注入一个合适的直流信号的方式消 除直流失调，接收机通过对输入的信号进 行计算获得输入信号的平均值。这个平均 值会被送到前面被减去，这种计算通常采 用数字方式实现。
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3.1直流偏移
4.伺服控制电路
伺服控制电路框图
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3.1直流偏移
闪烁噪声的影响可以通过几种组合技术 来减小。因为混频器后的各级工作在相对 低的频率上，所以它们可以用很大尺寸的 器件来最大程度的减小闪烁噪声的幅度。 而且周期性的消除偏移，例如在TDMA脉冲 串之间 本振泄露
本振泄露到天线后，除了反射到接收端 形成直流偏移外，发射出去也会对使用相 同标准的其它接收造成干扰。
无线标准的设计以及联邦通信协会(FCC) 的规定都对带内的LO辐射量的上界进行了 限制，典型值是-50~-80dBm。
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24
参考文献
1. 向新. 软件无线电原理与技术[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社, 2008.
2. 余志平，周润德. 射频微电子[M]. 北京： 清华大学出版社, 2006
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零中频接收机
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1
目录
1.超外差接收机回顾 2.零中频接收机简介 3.零中频接收机中存在的问
题
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2
1.超外差接收机
超外差接收机的结构框图
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3
2.零中频接收机简介
简单零中频接收机
LNA LPF
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对上边带和下边带 相同的信号可以正 常接收。而对于上 边带和下边带不相 同的信号，例如频 率调制和相位调制 信号，这种接收则 会使频率的正负部 分相互重叠，使两 个连带的信号无法
假设接收到的信号为
其中a和b等于1或者-1。
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3.2 I/Q失配
假设本振信号的I路和Q路相位是
其中 和 分别为幅度和相位误差。
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3.2 I/Q失配
低通滤波后的结果为
相位不平衡使每一个信道上都 叠加了其它信道的一部分数据。
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3.3 偶数阶失真
偶数阶失真示意
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21
3.3 偶数阶失真
4
区分。
2.零中频接收机简介
正交下变频的零中频接收机
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5
2.零中频接收机简介
零中频接收机的优点 1.镜像问题被克服了，因此不需要镜像
滤波器。 2.低通滤波器的信号都易于单片实现，
降低了系统复杂度。
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3.零中频接收机中存在的问题
1.直流偏移 2.I/Q失配 3.偶数阶失真 4.1/f噪声 5.LO泄露