浅谈无线通信常见接收机的架构

一、接收系统的组成

射频接收机是无线通信系统中不可或缺的部分，其主要作用是接收通过空间传播的无线电信号，并将其转换成可用的电信号或数据。一个典型的射频接收机架构包括前置放大器、带通滤波器、混频器、局部振荡器、中频放大器、滤波器和信号处理器等关键组件。

前置放大器主要负责放大微弱的接收信号，使其在后续处理中不至于被噪声淹没。带通滤波器则确保只有特定频率范围内的信号被传递，有效抑制噪声和干扰。混频器与局部振荡器协同工作，将接收到的高频信号转换为较低的中频信号，便于进一步处理。中频放大器进一步增强信号，并通过滤波器去除不需要的信号成分，提高系统的选择性和抗干扰能力。最终，信号处理器对信号进行解调、解码，从而获取原始的信息。

二、接收机的性能指标

1. 频率选择性；

2. 隔离度；

3. 灵敏度；

4. 阻塞和杂散响应抑制；

5. 互调分量抑制；

6. 邻道干扰抑制；

7. 杂散辐射抑制；

三、常见接收机的架构

超外差收发机（看接收部分就行）

零中频接收机

低中频接收机

超外差接收机的优缺点：

优点：

1.接收动态范围大：超外差式接收机能够处理信号强度变化范围很大的信号，这使得它在各种信号环境下都能稳定工作。

2.高邻道选择性和灵敏度：由于在混频器前后分别使用了预选射频滤波器和中频滤波器，超外差式接收机能够很好地选择和放大目标频率的信号，同时抑制其他频率的干扰信号。

3.受I/Q信号不平衡度影响小：相比于直接转换接收机（零中频接收机），超外差式接收机在处理I/Q信号时更加稳定，对不平衡度的容忍度更高，因此不需要复杂的直流消除电路。

缺点：

1. 超外差接收器必须处理相应的镜像干扰

2. 电路复杂，成本和集成度较高：由于使用了一级或多级中频混频，超外差式接收机的电路比零中频接收机复杂，这导致其成本较高且集成度不如零中频接收机。

3. 使用昂贵的滤波器，体积较大：超外差式接收机中使用的SAW或陶瓷滤波器通常价格较高且体积较大，这不利于设备的小型化和成本控制。

4. 功率消耗较高：相比于其他类型的接收机，超外差式接收机通常需要更高的功率消耗，这在一些对能效有严格要求的应用场景中可能是一个缺点。

零中频接收机的优缺点：

优点：

1. 结构简单：零中频接收机的结构相对简单，不需要像超外差接收机那样使用多级混频和多个滤波器。这使得它在设计和实现上更加直接和经济。

2. 无需镜像频率抑制器：由于信号直接下转换到基带，零中频接收机不需要镜像频率抑制器来消除镜像频率干扰，这是超外差接收机所必需的。

缺点：

1. 直流偏移：本振（LO）泄漏到接收路径中可能导致直流偏移。这个直流偏移会干扰基带信号，需要通过硬件设计或软件算法来进行消除或补偿。

2. I/Q不平衡敏感：零中频接收机对I和Q通道的幅度不平衡和相位不匹配非常敏感。这种失配会导致信号失真，影响接收机的性能。

低中频接收机的优缺点：

低中频接收机结构是一种在零中频和高中频之间的折衷方案，它结合了两者的一些优点，同时尽量减少各自的缺点。在低中频结构中，接收到的信号首先被下转换到一个较低的中频（IF），而不是直接下转换到基带或转换到较高的中频。这种结构特别适用于窄带通信系统。以下是低中频接收机的优点和需要注意的问题：

优点：

1. 结构相对简单：虽然比零中频接收机稍复杂，但低中频结构相较于高中频接收机来说更为简单，组件更少，便于实现和维护。

2. 无需直流消除：由于信号不是直接下转换到基带，而是转换到一个较低的中频，因此不会出现零中频接收机中的直流偏移问题，从而避免了直流消除的需要。

缺点：

1. I/Q失配补偿：尽管避免了直流偏移的问题，但低中频结构仍然需要处理I/Q不平衡的问题。I/Q失配可能导致信号失真，需要在数字基带处理中通过算法进行补偿。

2. 镜像频率抑制：虽然低中频接收机的镜像频率问题没有高中频接收机那么显著，但仍然存在镜像信号的干扰。因此，需要采取措施进行镜像频率的抑制，这可能涉及使用特定的滤波器或设计技巧。

审核编辑：黄飞