超外差式与新型射频前端系统结构解析

"射频前端系统结构，非常详细" 射频前端系统是无线通信设备中的核心部分，它负责处理从天线接收或发送的射频信号。本资料出自清华大学微电子学研究所，由池保勇等人编著的《CMOS射频集成电路分析与设计》一书，对理解射频系统架构有着重要作用。 首先，我们讨论接收机的射频前端系统结构。超外差式接收机是最常见的架构，其工作原理是接收到来自天线的高频信号，通过放大和下变频转换成固定的中频信号，以便后续处理。这种结构的灵活性在于，中频信号可以进一步下变频或直接解调。然而，超外差式接收机面临一些挑战： 1. 镜像抑制问题：镜像信号与本地振荡器信号混频后，产生的信号同样位于中频频率，可能对有用信号造成干扰。解决方法包括在下变频前抑制镜像信号，以及使用具有高抑制率的镜像抑制滤波器。然而，实现这样的滤波器要求高阶、高Q值和可调中心频率，这在集成化方面存在挑战。 2. 中频频率选择：提高中频频率可以增大镜像信号与有用信号的频率间隔，降低对镜像抑制滤波器的要求。但这也使得后续模块如ADC的工作频率提高，设计复杂度增加。为解决这个问题，可以采用多级下变频器，但这会增加成本和设计难度。 3. 相邻信道干扰：中频信道选择滤波器必须有足够窄的转换带和高的品质因子来隔离相邻信道，防止干扰。这需要高阶滤波器，同时也增加了设计复杂性。 接着，我们转向发射机的射频前端系统结构。发射机同样涉及射频信号的处理，但方向是从基带信号转换为适合传输的射频信号。这个过程包括上变频、功率放大等步骤。发射机的挑战通常围绕功率效率、线性度和射频输出的纯度。 复信号在射频系统中扮演重要角色，它们由两个实部信号组成，可以是相关或不相关。在模拟电路中，正弦型复信号包含了正负频率成分，这对频率转换和信号处理至关重要。 总结，射频前端系统结构的深入理解对于设计高效、高性能的无线通信设备至关重要。无论是接收机还是发射机，都需要解决镜像抑制、中频频率选择和相邻信道干扰等问题，同时优化信号处理的各个环节，以实现最佳性能。