差频接收机、零中频接收机和低中频接收机的特点
零中频架构在接收机中的应用分析
零中频架构在接收机中的应用分析零中频架构（zero intermediate frequency architecture，ZIF）是无线电通信中一种新的接收机结构，具有较高的精度和灵敏度。
该架构通过将本振信号与接收信号直接混频，从而消除了传统接收机中的中频电路，极大地降低了对射频前端的要求。
本文将对零中频架构在接收机中的应用进行分析。
首先，相较于传统接收机，零中频架构使得接收机不再需要进行中频变换，从而消除了中频放大器、滤波器等中频电路。
这不仅简化了接收机结构，也大大降低了接收机功耗和成本。
此外，零中频架构还能够改善接收机的线性度和动态范围，从而提高接收机灵敏度和抗干扰能力。
其次，零中频架构在数字信号处理方面也具有优势。
具体来说，传统接收机在进行中频变换后需要将信号进行抽样和量化，这会引入噪声和失真。
而零中频架构则将信号直接混频到基带，避免了中频变换带来的误差，从而减小了数字信号处理中的噪声和失真。
此外，零中频架构也使得数字信号处理的算法更易于实现和优化。
最后，零中频架构还能够应用于多种无线通信标准。
由于零中频架构能够消除中频电路的局限，因此它可以应用于多种频段和带宽，以及多种调制方式和调制速率。
同时，由于零中频架构的低功耗和高精度特点，它也能够应用于低功耗无线通信标准，如物联网、蓝牙等。
综上所述，零中频架构在接收机中的应用具有众多优势。
该架构消除了传统接收机的中频电路，从而简化了接收机结构，降低了功耗和成本，同时也提高了接收机的灵敏度和抗干扰能力。
此外，零中频架构在数字信号处理方面也具有优势，能够减小数字信号处理中的噪声和失真，同时也更易于实现和优化。
最后，由于其适用于多种通信标准，零中频架构有着广泛的应用前景。
零中频接收机课件
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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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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。
AIS中无线接收机的
无线接收机的分类
一、超外差接收机体系结构 二、零—中频接收机体系结构 三、低—中频接收机体系结构 四、宽带双—中频接收体系结构 五、亚—采样接收机体系结构 六、数字中频接收机体系结构
一、超外差接收机
超外差接收机就是通过变频(一次或多 次) 将射频已调信号变频到易处理的中频上, 最终对中频已调信号进行处理—放大、滤 波与解调。超外差结构固然可以进行详细 的增益控制, 可改善噪声性能并可实现高选 择性,但结构复杂、调整困难、体积和功耗 大以及运用不灵活等是其固有的缺点。近 年来,DSP技术的发展已使其可进入接收机 的中频处理部分, 这就导致了新一代接收机 结构的出现。
低嗓声 放大器
自动增益 控制器
MAX2306
I信号
Q信号
RRSI
MAX2306将信号解调，输出I/Q信号。
频率合成值M、R输入
I信号 Q信号
U2794B与MAX2306比较
1、 U2794B的频道单一、固定，但 MAX2306可以在频率范围内任意的设定， 本振频率/R = 输出频率/M。 2、芯片内部的自动增益控制器（VGC） 不一样， U2794B 的VGC只有两个值；而 MAX2306的VGC 从-60~60dB连续可调， 成线性变化。
I信号
滤波器
RF2713
AD8367
RF2713
Q信号
无线信号解调原理
1、 天线接收到外部无线信号，传给低 嗓声放大器，低嗓声放大器将无线信号的 嗓声过滤掉，并将信号放大（一般是小于 20dB）传送给自动增益控制器（AGC）。
低嗓声 放大器
2、AGC的作用是确保信号到达U2794B前，信 号的峰峰在一个合适的范畴。当在AGC前信号 太小，AGC将自动调高增益，使信号放大；当 在AGC前信号太大，AGC自动降低增益，使信 号减小
差频接收机、零中频接收机和低中频接收机的特点
差频接收机、零中频接收机和低中频接收机的特点现代通信系统中，无线电通信经常采用超外差接收机。
超外差接收机又分为差频接收机、零中频接收机和低中频接收机。
这些接收机都具有各自特点和适用范围。
本篇文章将介绍这三种常见的接收机的特点和优劣。
差频接收机差频接收机又叫中频放大器接收机，它是将收到的信号变换到固定的中频附近进行放大、滤波和检波的一种接收机。
差频接收机广泛应用于广播、电视、短波和卫星通信等各个领域。
差频接收机的特点如下：特点1.差频接收机主要采用变频器将高频信号变频到中频，中频通常在几百千赫范围内，然后再经过放大、检波、滤波等处理，使得中频附近的信号能够被更好地处理并转换成基带信号。
2.差频接收机对中频的抑制能力强，因此可以减少本地环境中中频信号的干扰，提高接收的信噪比。
3.差频接收机采用中频变换的方式，使得信号的处理更加方便，可以采用先进的数字信号处理技术。
4.差频接收机的灵敏度高，一般可以接收到较低功率的信号。
缺点1.差频接收机对频率的稳定性要求高，要保证中频与声频的稳定性，需要采用较好的频率稳定度的元器件。
2.差频接收机需要设计多级放大器，不利于解决干扰和放大器之间的交叉调制等问题。
3.差频接收机的欠采样带宽存在，使采样频率必须要大于两倍的中频。
零中频接收机零中频接收机也叫直接变频接收机，它的特点是直接把接收到的信号变换成基带信号进行处理，而不像差频接收机一样进行中频变换。
零中频接收机广泛应用于卫星通信、雷达、导航等领域。
零中频接收机的特点如下：特点1.零中频接收机的本地振荡器可以直接调制信号的频率，所以可以避免中频变换及其稳定性和干扰等问题。
2.由于无中频频率的限制，零中频接收机可以节省中频滤波器和放大器部分的复杂度和量。
3.零中频接收机可以直接处理宽带信号，使其更适用于大数据传输和快速采样。
4.零中频接收机的频率选择性较IV阶，利于滤波器设计，抗混频干扰能力较强。
缺点1.零中频接收机需要解决镜像干扰、频率合成相位以及漂移等问题。
差频接收机、零中频接收机和低中频接收机的特点
2, 综合分析超外差（heterodyne）接收机、零中频（homodyne）接收机和低中频（low-IF）接收机的特点。
答案：（1）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)。
（2）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。
缺点(drawback)：1）由于信道选择性完全是在基带有源低通滤波器实现的，所以诸如大的动态范围、低噪声和良好的线性度这些指标要求使得有源低通滤波器的设计和实现非常困难。
2）需要直流消除电路。
由本振自混频(self-mix)和强干扰信号自混频在基带产生的直流电压会恶化接收信号，需要用到直流消除技术。
零中频架构在接收机中的应用分析
零中频架构在接收机中的应用分析1. 引言1.1 零中频架构概述零中频架构是一种在接收机中广泛使用的技术，它可以将高频信号转换为零中频信号，从而方便后续的信号处理。
在传统的超外差接收机中，高频信号需要通过多级混频器和滤波器才能转换到中频进行处理，而零中频架构则能直接将高频信号转换到零中频进行处理，减少了电路复杂度和功耗。
零中频架构还可以有效抑制高频混频器的非线性失真和相位噪声，提高了接收机的性能和灵敏度。
零中频架构在现代通信系统中扮演着重要的角色，被广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
它不仅可以提高接收机的性能，还能降低系统成本和功耗，是一种具有广阔发展前景的技术。
零中频架构的出现极大地推动了接收机技术的进步，为通信行业带来了新的机遇和挑战。
1.2 零中频架构在接收机中的重要性零中频架构在接收机中的重要性体现在其在数字通信领域中的关键作用。
零中频架构可以实现信号的处理和调制解调过程，使得信号能够在各个频段之间进行转换和传递。
通过零中频架构，可以有效提高信号的接收质量和传输效率，从而提升通信系统的整体性能。
在现代通信系统中，零中频架构被广泛应用于各种数字通信设备中，如手机、卫星通信、无线电等。
其稳定可靠的工作原理和高效的信号处理能力，使得接收机能够快速、准确地接收、解码和处理各种信号，保证通信数据的完整性和可靠性。
零中频架构在接收机性能中的重要性还体现在其对信号处理的灵活性和扩展性。
通过零中频架构的应用，可以根据不同的通信标准和要求，灵活调整接收机的参数和频率范围，实现多种信号的同时接收和处理。
这种灵活性不仅提高了接收机的适用性和性能，还为通信系统的升级和扩展提供了更多可能性。
零中频架构在接收机中的重要性不可忽视。
它不仅影响着接收机的性能和稳定性，还直接影响着整个通信系统的运行效率和可靠性。
随着通信技术的不断发展和应用范围的扩大，零中频架构在接收机中的地位和作用将会越发突出，对通信行业的发展将起到举足轻重的作用。
《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。
射频与通信集成电路设计习题参考答案
RL (1 Q2 ) RS
Q RS 1 50 1 0.816
RL
30
X Lp
X L' (1
1 Q2
)
QRL (1
1 Q2
)
61.24
Q L ' L ' QRL
RL
L QRL 15 0.81630 15 0.63nH 2π 2.4109
LP
X Lp
61.24 2π 2.4109
Qn=2 4.58nH
2.91nH
1.53pF
（b）
（b）
Qn=2
2.44nH
2.61pF
3.76pF
Qn=2
1.79pF
1.69nH
2.22nH
6
东南大学《射频集成电路设计基础》课程
（二）计算法 1）L 型匹配网络计算
L
j15
L’
LP
C
0(RL)
C
习题参考答案 Z. Q. LI RL(1+Q2)
（a）
（b）
L=0.64nH C=1.09pF
C=1.67pF L=4.06nH
5
东南大学《射频集成电路设计基础》课程
2）具有最大节点品质因数为 2 的 T 型匹配网络
习题参考答案 Z. Q. LI
Qn=2 947.6fF
890.9fF
2.9nH
（a） 3）具有最大节点品质因数为 2 的型匹配网络 （a）
(d) ZIN 2Zo ,
1 ΓIN = 3
2.7 请将下图中 Smith 圆图上的曲线与它们的性质对应起来，并填入到下表中。
曲线性质
曲线编号
某频率点上的 LC 网络阻抗匹配
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2, 综合分析超外差（heterodyne）接收机、零中频（homodyne）接收机和低中频（low-IF）接收机的特点。
答案：（1）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)。
（2）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。
缺点(drawback)：1）由于信道选择性完全是在基带有源低通滤波器实现的，所以诸如大的动态范围、低噪声和良好的线性度这些指标要求使得有源低通滤波器的设计和实现非常困难。
2）需要直流消除电路。
由本振自混频(self-mix)和强干扰信号自混频在基带产生的直流电压会恶化接收信号，需要用到直流消除技术。
如果不应用直流消除技术，这种方案就只能用在没有直流成分的调制方案中(比如：NC-FSK)。
3）因为零中频接收机的载波是在射频频段，这样载波恢复变得很困
难，只能用在非相干检测方案中。
4）零中频接收机对于I/Q不平衡度很敏感，用离散器件实现的I/Q调制器很难保证良好的I/Q平衡度。
应用：没有直流成分的非相干解调方案中(NC-FSK)。
（3）低中频接收机：
优点：地中频接收机结合了超外差式接收机和零中频接收机各自的邮电。
1）低中频接收机和零中频接收机结构图相似，像零中频接收机一样，不需要高频高Q 值滤波器抑制镜像信号，地中频结构中滤波器元件更容易单片机城，从而减少全系统元件总数，实现高度集成化，性能也较好，还可降低功耗。
2）低中频接收机相对于零中频接收机比较容易实现载波恢复。
3）低中频接收机还具有零中频接收机的集成度高体积小的优点。
缺点：1）低中频接收机还是I/Q不平衡度很敏感。
2）低中频接收机像超外差接收机一样需要考虑镜像频率的抑制的问题。
应用：频谱在直流附近的线性调制方案(GMSK)。