2。1。1 收发信机结构比较与选择

射频前端电路主要完成调制与解调、功率放大、低噪声放大、载波或本振的产生和频率变换等功能，是射频部分的核心，也是系统设计中的重要内容，决定着系统的性能和实现代价。

图2-1  典型的射频前端电路框图

图2-1是典型的射频前端电路框图，其中包含了接收电路和发射电路。本文以接收机为例，对超外差结构和零中频结构进行比较和选择。

2。1。1。1  超外差结构

超外差结构的接收机采用两次变频操作将RF信号变频成基带信号。它是将天线接收下来的信号通过一个RF带通滤波器处理后通过低噪放后经行第一次混频，变频后经过IF带通滤波，再次经行第二次混频将中频信号IF变成基带信号。如图2-2所示。

图2-2 超外差式接收机结构图

超外差式接收机将射频信号下变频为中频信号，再将中频信号下变频为基带信号，应用超外差结构有几个显著的优点。因为超外差结构中存在多个放大器和混频器，因此对每一级的放大器和混频器的要求就降低了，容易得到足够大的放大量，并且容易调整。在该结构中，由于存在中频滤波器和镜像抑制滤波器，因此它还具有较高的稳定性和较高的选择性。

不过在超外差结构拥有这些优点的同时，一些缺点也还是难以避免。空间中的微波信号比较微弱，天线收集下来的信号较小，由于后面多级变频和滤波的存在，因此前端的无源滤波器的损耗一定要小，必须使用低噪声放大器。但是低噪声放大器实现起来也比较麻烦。由于超外差结构采用多次混频和放大，在实际制作中，混频器难以做到理想化，它是非线性的乘法器，因此存在一些特殊的干扰，如镜像干扰，组合频率干扰，中频干扰，这些干扰在超外差接收机中是不可避免的。对于镜像干扰，可以用高频高Q的滤波器来消除它。可是这种高频高Q值的滤波器实现起来特别麻烦。另一种方法是当接收机采用正交信号时，可以使用镜像抑制结构。现在常用的镜像抑制结构有两种，一种是Hartley结构，一种是Weaver结构。Hartley结构的方法是使用90°移相器，Weaver结构方法是经过两次混频，这两种结构在实现上都会增加接收机的成本与体积，并且不易于集成。

虽然超外差式接收机存在这些缺点，不过它性能较好，仍是至今应最广泛的接收机，并且已从远程信号的接收推广应用到测量技术等方面

2。1。1。2  零中频结构

零中频是在传统的调制解调的方式上，不经过中频，直接将射频信号变频为模拟基带I/Q信号。它的结构图如图2-3所示。零中频取消了中频滤波器，因为它没有经过中频，也不存在镜频干扰，所以不需要高频高Q值的带通滤波器，很容易做成集成电路，占用更小的体积。

图2-3 零中频接收机结构图

零中频接收机具有结构简单，易于集成的优点。不过与超外差接收机相比，还是会存在直流偏置、本振泄露、偶次谐波失真、闪烁噪声、I/Q失配等问题。

2。1。1。3 结构对比与选择

上面主要介绍了超外差结构和零中频结构。现在市场上超外差结构使用的更为广泛。但随着软件无线电和微电子技术的发展，零中频结构已经能够达到普通超外差结构的灵敏度和增益范围，并且集成电路朝着小型化发展，集成度也将也来越高，所以使用零中频结构较为合适。论文网

2。1。2零中频收发信机实现方案

2。1。2。1 零中频结构实现

零中频结构收发信机的实现方法有很多种。由于零中频结构没有中频滤波器，结构简单，现在已经有很多厂商把零中频结构的收发机集成在一个芯片里，不需要我们再去搭建电路，简化了我们对收发信机的设计。这些芯片可以通过对其进行配置来完成相应的功能。本文选用的是ADI公司的AD9361芯片，该芯片的选用减少了我们对硬件电路的设计，大大地提高了设计效率。