零中頻接收機的研究和硬件設計.pdf

1、隨著現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)朝著多模、多頻段的方向發(fā)展，軟件無線電的設計理念引起了人們的極大關(guān)注。軟件無線電的基本理念是構(gòu)建一個通用的硬件平臺，同時使模數(shù)轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近天線，使得信號能夠盡可能早地采用數(shù)字的方法來處理，可以有效地增加系統(tǒng)的靈活性和可擴展性。接收機射頻前端是軟件無線電系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一環(huán)，它設計的好壞直接決定著后端信號處理的難易程度。
　　 本文完成了接收機射頻前端的實現(xiàn)方案和樣機設計。設計方案中，選用的是零中頻結(jié)構(gòu)的

2、實現(xiàn)方法。根據(jù)接收機各部分的功能，將設計的零中頻接收機分成了五個模塊，分別是低噪聲放大器模塊、增益控制模塊、混頻模塊、本振模塊、零中頻放大及濾波模塊。每個模塊中由一個主芯片來做對應的處理。設計中首先根據(jù)每個模塊中主芯片的增益、噪聲系數(shù)、線性特性等參數(shù)對接收機的整體特性做了鏈路預算。然后特別對低噪聲放大器模塊的靜態(tài)工作點和穩(wěn)定性做了仿真。對輸入電路做了最佳噪聲匹配設計，對輸出電路做了最佳功率增益匹配設計。仿真結(jié)果表明低噪聲放大器能夠工作在

3、預設的靜態(tài)工作點處，同時在處理的頻段內(nèi)放大器都處于穩(wěn)定狀態(tài)。接下來對每個模塊中電路設計的關(guān)鍵點做了說明，如芯片電源引腳處濾波電容和扼流電感的選擇和放置、本振模塊中環(huán)路濾波器的設計和仿真、鎖相環(huán)參考源的選取等。設計中用FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）通過SPI（串行設備外圍接口）接口來控制接收機的增益、本振的輸出頻率和零中頻濾波器的帶寬。
　　 接收機樣機用四層印制電路板設計完成。為使PCB頂層和底層中射頻信號的走線有50歐姆的匹配阻

4、抗，設計中選用了介電常數(shù)穩(wěn)定性比較高的羅杰斯板材作為PCB的介質(zhì)。并根據(jù)選用的板材的厚度、走線銅箔的厚度、板材的介電常數(shù)等值精確計算出走線的寬度，保證走線的阻抗為50歐姆。另外還對射頻PCB布局布線過程中數(shù)字地和模擬地的劃分、電源平面的分割和射頻器件的布局等方面做了重點的說明。完成樣機的焊接和調(diào)試后，對接收機的電源穩(wěn)定性、SPI接口的輸出波形和本振模塊輸出頻率的功率及噪聲等特性做了測試。測試結(jié)果表明接收機完成了設定的功能，但是接收機整體