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无线通信接收机体系结构

发布时间:2008/12/8 0:00:00 访问次数:998

  无线通信接收机的主要结构如图1所示,图1(a)是超外差接收机(super heterodyne)的结构,超外差 接收机的发展非常成熟,但由于需要应用到两个以上的本振,多级滤波,因此其功耗和复杂度都比较高。 另外,镜像频谱的抑制也是超外差接收机的一个重要参数。图1(b)是低中频接收机(low if),低中频 接收机的中频很低,主要采用镜像抑制接收机的结构进行镜像频谱的抑制,如hartley接收机和weaver接 收机,由于中频比较低,因此可以用数字的方法来进行下变频和频谱抑制,低中频接收机面临的难点为镜 像频率和对电路的匹配程度要求高。图1(c)是零中频接收机(zero if),零中频接收机的本振信号和 接收到的射频信号处于同一频率,其电路结构比较简单,没有镜像频谱抑制的问题,但是会有直流失调抑 制,以及二阶失真的问题。目前,零中频接收机和低中频接收机是适合于单芯片cmos实现的接收机。超外 差接收机需要有quench信号,并且接收机的理论比较复杂,灵敏度相对较低。


图1 无线通信接收机结构

  根据以上的分析,结合发送电路,选用零中频接收机结构比较合适,主要原因有:第一,零中频的本振 频率和接收射频信号的频率相同,而读写器接收到的射频信号为电子标签对读写器发射信号的反射,因此 接收电路的本振信号可以和发射信号的本振采用同一本振,可以减小硬件开销和功耗,降低电路复杂度; 第二,根据分析,接收信号的频谱在零频处没有功率分布,在进行适当的滤波以后,零中频接收机的直流 失调对接收机信号功率的影响不大。

  采用零中频接收机结构,接收机接收到的信号为幅度调制信号:

  其中ac为接收的载波信号的幅度,m(t)为有用信号,φc为接收信号的相位。而本振信号为:

  两者混频以后的信号经过低通滤波以后可以得到:

  由上面的公式可以看出,两者相位上的差异可能导致接收到的有用信号为零。要消除零点,可以改变进 入接收机混频器的本振信号相位;或者改变发射rf信号的本振频率。这两种办法的缺陷是都必须动态调整 ,并且当标签运动时必须自适应跟踪,—方面需要判决电路,另一方面需要随时改变相位或者频率,在硬 件上开销很大,并且实现困难。

  经过仔细分析后,采用i/q两路正交的接收机结构来消除零点效应。当i支路达到零点时,q支路刚好处于 最大值。当基带选用合适的合并电路时,利用i/q两个支路可以有效地避免接收机的零点效应。

  综合以上结论,在综合考虑电子标签到读写器的编码方案、读写器的硬件和性能要求等方面的因素后, 读写器的接收电路结构选取为i/q两支路正交的零中频接收机。

  欢迎转载,信息来源维库电子市场网(www.dzsc.com)



  无线通信接收机的主要结构如图1所示,图1(a)是超外差接收机(super heterodyne)的结构,超外差 接收机的发展非常成熟,但由于需要应用到两个以上的本振,多级滤波,因此其功耗和复杂度都比较高。 另外,镜像频谱的抑制也是超外差接收机的一个重要参数。图1(b)是低中频接收机(low if),低中频 接收机的中频很低,主要采用镜像抑制接收机的结构进行镜像频谱的抑制,如hartley接收机和weaver接 收机,由于中频比较低,因此可以用数字的方法来进行下变频和频谱抑制,低中频接收机面临的难点为镜 像频率和对电路的匹配程度要求高。图1(c)是零中频接收机(zero if),零中频接收机的本振信号和 接收到的射频信号处于同一频率,其电路结构比较简单,没有镜像频谱抑制的问题,但是会有直流失调抑 制,以及二阶失真的问题。目前,零中频接收机和低中频接收机是适合于单芯片cmos实现的接收机。超外 差接收机需要有quench信号,并且接收机的理论比较复杂,灵敏度相对较低。


图1 无线通信接收机结构

  根据以上的分析,结合发送电路,选用零中频接收机结构比较合适,主要原因有:第一,零中频的本振 频率和接收射频信号的频率相同,而读写器接收到的射频信号为电子标签对读写器发射信号的反射,因此 接收电路的本振信号可以和发射信号的本振采用同一本振,可以减小硬件开销和功耗,降低电路复杂度; 第二,根据分析,接收信号的频谱在零频处没有功率分布,在进行适当的滤波以后,零中频接收机的直流 失调对接收机信号功率的影响不大。

  采用零中频接收机结构,接收机接收到的信号为幅度调制信号:

  其中ac为接收的载波信号的幅度,m(t)为有用信号,φc为接收信号的相位。而本振信号为:

  两者混频以后的信号经过低通滤波以后可以得到:

  由上面的公式可以看出,两者相位上的差异可能导致接收到的有用信号为零。要消除零点,可以改变进 入接收机混频器的本振信号相位;或者改变发射rf信号的本振频率。这两种办法的缺陷是都必须动态调整 ,并且当标签运动时必须自适应跟踪,—方面需要判决电路,另一方面需要随时改变相位或者频率,在硬 件上开销很大,并且实现困难。

  经过仔细分析后,采用i/q两路正交的接收机结构来消除零点效应。当i支路达到零点时,q支路刚好处于 最大值。当基带选用合适的合并电路时,利用i/q两个支路可以有效地避免接收机的零点效应。

  综合以上结论,在综合考虑电子标签到读写器的编码方案、读写器的硬件和性能要求等方面的因素后, 读写器的接收电路结构选取为i/q两支路正交的零中频接收机。

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