清华大学详解射频前端系统结构与问题：超外差接收机与镜像抑制

射频前端系统结构是无线通信设备的关键组成部分，特别是在接收机和发射机的设计中起着至关重要的作用。本篇清华大学微电子学研究所的课程资料详细探讨了射频前端系统的不同结构，包括超外差式接收机、镜像抑制接收机、零中频接收机以及低中频接收机，这些都是无线通信中常见的架构。 超外差式接收机是最广泛应用的系统结构，它的工作原理是首先将接收到的高频信号通过放大和下变频转换成固定中频信号，这有助于降低后续处理的复杂度。然而，这种结构存在镜像抑制问题，即镜像信号与本地振荡信号混频后的结果会干扰有用信号，尤其是在接收条件较差时，镜像信号能量可能远高于有用信号，对信号质量构成威胁。解决这个问题通常采用带通滤波器，要求有高阻带衰减率，以抑制镜像信号，但这也带来了集成难度，特别是要求滤波器具有高品质因子和高阶数。 中频频率的选择是另一个关键考虑因素，提高中频频率可以减小镜像信号与有用信号的重叠，从而减轻对滤波器的要求，但会带来后续模数转换器工作频率上升、系统成本增加等问题。另外，多级下变频器的引入可以进一步降低信号频率，但会增加电路复杂性和外部元件的需求。 此外，超外差式接收机还面临相邻信道干扰的问题。由于中频信道选择滤波器需要有窄的带宽以区分信道，这意味着在频率密集的无线环境中，设计这些滤波器需要更高的技术要求，如高品质因子和窄带宽。 射频前端系统的设计不仅要考虑信号的有效接收和处理，还要兼顾抑制干扰、降低成本和实现小型化等多方面因素，技术挑战性和复杂性可见一斑。理解并掌握这些结构和原理对于从事射频前端设计的专业人员来说至关重要。池保勇编著的《CMOS射频集成电路分析与设计》是一本深入研究此类主题的重要参考资料。