超外差接收機

超外差接收機的拓撲如下圖1：

圖1 超外差接收機結構

     由上圖可以看到超外差接收機進行了兩次下變頻，第一次下變頻是將射頻信號降到固定的中頻段，這樣做的原因是在射頻段頻率較高，要實現對信道的選擇（將無用頻段信號濾除）對濾波器的Q值要求太高，濾波器的Q值做一個補充：

由此可見，對於同樣的濾波器帶寬，信號的頻率越高，Q值越大，對濾波器的要求越高。而將射頻信號降到中頻則對Q的要求會降低很多。

     以上結構中第一個射頻濾波器用於限制輸入帶寬衰減帶外信號，減小互調失真，抑制雜散信號。低噪聲放大器LNA用於在不造成接收機線性惡化的前提下提供一定的增益，提高信噪比。鏡像抑制干擾濾波器IR filter用於抑制鏡像干擾，將鏡像頻率衰減到可接受的水平（可以通過查看前一篇博客對鏡像頻率有一個簡單的理解）。第一次下變頻后的中頻濾波器就是用來進行信道選擇的，最后通過可變增益放大器后進行第二次下變頻，使用的是復混頻（可以通過查看前一篇博客對復混頻有一個簡單的理解）進行正交解調產生同相和正交兩路基帶信號。

     超外差結構可以通過選擇合適的中頻頻率和鏡像抑制濾波器來獲得很好的信道選擇效果，同時也可以獲得很好的靈敏度和動態范圍。多個變頻級也減小了本振泄漏和直流偏差的影響。但是由於濾波器的Q值仍然很高，只能在片外實現，增加了成本和尺寸。

 

接收機系統增益分配

天線接收的射頻信號一般只有-120~-100dBm，需要放大100~200dB，如此大的增益必須分配到各個放大級才能保證放大器的穩定工作，一般而言一個頻帶內的放大器增益一般不超過50-60dB，超外差接收機結構由於頻段的級數很多，可以將增益分配到射頻級、中頻級和基帶級上。由於在較低的頻帶上實現 窄帶的高增益較容易實現，一次在中頻和基帶級可以分配較大的增益。對於在射頻頻帶上的LNA，增益不宜太大，只需具有一定增益減弱噪聲對系統的影響，提高接收機對信號的靈敏度即可，此外過大的信號進入混頻器會產生非線性失真（混頻器為非線性器件），因此一般LNA增益不大於25dB。

 

寄生通道干擾

寄生頻率干擾是一種組合頻率引起的干擾，根本原因是混頻器的非線性。混頻器並不是一個理想的乘法器，它將輸入的有用信號W RF和本振信號W LO以及干擾信號W 1、W 2等，通過混頻器的 非線性特性中的某一高次方項組合 產生組合頻率：，如果這些頻率落在中頻段內就會形成干擾。鏡像干擾屬於寄生通道干擾的一種，消除鏡像干擾則需要在射頻濾波器中濾除掉，那么需要很高Q值的濾波器。由上一篇博文《混頻器》可知，干擾信號與射頻信號之間相距2W IF，W IF 越小干擾信號距離射頻信號就越近，對濾波器要求就越高，因此中頻信號頻率的大小選擇對抑制鏡像干擾也有很大的影響。

 

信道選擇和靈敏度的矛盾

減少鏡像干擾可以增大接收機靈敏度，但是通過射頻濾波器對鏡像頻率進行衰減，增大衰減則需要提高中頻頻率，增大中頻頻率對中頻濾波器的Q值要求會提高，否則會減小中頻濾波器對信道選擇性，因此信道選擇性與另名都之間形成了矛盾。