零中頻接收機(jī)的研究和硬件設(shè)計(jì).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(shè)計(jì)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(gè)通用的硬件平臺(tái)，同時(shí)使模數(shù)轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近天線，使得信號(hào)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(kuò)展性。接收機(jī)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(shè)計(jì)的好壞直接決定著后端信號(hào)處理的難易程度。
　　 本文完成了接收機(jī)射頻前端的實(shí)現(xiàn)方案和樣機(jī)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案中，選用的是零中頻結(jié)構(gòu)的

2、實(shí)現(xiàn)方法。根據(jù)接收機(jī)各部分的功能，將設(shè)計(jì)的零中頻接收機(jī)分成了五個(gè)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(gè)模塊中由一個(gè)主芯片來做對(duì)應(yīng)的處理。設(shè)計(jì)中首先根據(jù)每個(gè)模塊中主芯片的增益、噪聲系數(shù)、線性特性等參數(shù)對(duì)接收機(jī)的整體特性做了鏈路預(yù)算。然后特別對(duì)低噪聲放大器模塊的靜態(tài)工作點(diǎn)和穩(wěn)定性做了仿真。對(duì)輸入電路做了最佳噪聲匹配設(shè)計(jì)，對(duì)輸出電路做了最佳功率增益匹配設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果表明低噪聲放大器能夠工作在

3、預(yù)設(shè)的靜態(tài)工作點(diǎn)處，同時(shí)在處理的頻段內(nèi)放大器都處于穩(wěn)定狀態(tài)。接下來對(duì)每個(gè)模塊中電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)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(shè)計(jì)和仿真、鎖相環(huán)參考源的選取等。設(shè)計(jì)中用FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）通過SPI（串行設(shè)備外圍接口）接口來控制接收機(jī)的增益、本振的輸出頻率和零中頻濾波器的帶寬。
　　 接收機(jī)樣機(jī)用四層印制電路板設(shè)計(jì)完成。為使PCB頂層和底層中射頻信號(hào)的走線有50歐姆的匹配阻

4、抗，設(shè)計(jì)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(jì)算出走線的寬度，保證走線的阻抗為50歐姆。另外還對(duì)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(diǎn)的說明。完成樣機(jī)的焊接和調(diào)試后，對(duì)接收機(jī)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(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明接收機(jī)完成了設(shè)定的功能，但是接收機(jī)整體