数字化中频接收机实现与性能优化

"本文详细探讨了在OFDM系统中，如何实现一种基于带通欠采样的数字中频接收机。文章作者刘晓明和虢正兵来自重庆大学通信工程学院，他们提出了一种数字中频接收机的设计方案，该方案具有大动态范围和高输出精度。" 在无线通信领域，特别是OFDM（正交频分复用）系统中，中频数字接收机扮演着至关重要的角色。传统的模拟接收机由于模拟混频器的幅度不一致性和相位正交性问题，导致信号质量下降，同时模拟元件的随时间变化特性也增加了系统稳定性的挑战。为了解决这些问题，数字中频接收机应运而生，它利用数字信号处理的优势，如精确的正交性、优良的温度稳定性以及更高的线性度。 本文重点讨论了带通欠采样技术在数字正交解调中的应用。带通欠采样，也称为带限采样，是一种在接收机中减少采样率的方法。通过在信号的带通范围内进行低于奈奎斯特定理要求的采样率，可以在后续的数字处理阶段有效地恢复信号，降低了硬件成本和复杂性。在OFDM系统中，中频信号首先经过数字模数转换器（ADC）进行欠采样，这一过程能够减小所需ADC的采样率，进而降低了系统功耗和成本。 随后，数字滤波器用于恢复信号的带限特性，并执行正交相干解调。数字滤波器可以精确设计，以确保正交解调的两路信号（I和Q通道）具有高度的幅度一致性和平行性。这种方法的优势在于，它可以消除模拟组件带来的镜频分量，提高信噪比，同时避免因模拟元件老化导致的性能下降。 在设计数字中频接收机时，包括了中频放大电路、数字控制电压增益放大器（VGA）、数字中频A/D采样和数字相干解调等环节。作者们进行了具体的设计和实现，结果显示，信号幅度误差小于0.4%，相位正交误差也在0.4%以内，远优于传统的模拟接收机。 文章还强调了数字化接收机的其他优势，如低成本、小型化、轻量化以及便于生产和调试。这使得数字化中频采样和正交解调成为现代通信系统中的首选方案，特别是在OFDM系统中，其对于提高系统性能和可靠性具有显著效果。 这篇论文详细阐述了带通欠采样技术在OFDM系统中频数字接收机的应用，展示了数字信号处理在提升接收机性能和降低系统复杂性方面的巨大潜力。这项工作不仅提供了理论分析，还包含了实际工程实现的案例，对于理解和改进无线通信接收机设计具有重要参考价值。