图2.X波段接收机频率规划示例
接收机的重要特性
除了熟知的增益、噪声系数和三阶交调截点特性以外,影响接收机架构频率规划的其他典型特性包括镜像抑制、IF抑制、自发杂散和LO辐射。
镜像杂散——目标频段之外的RF,其与LO混频产生IF的干扰。
IF杂散——IF频率的信号,其通过混频器之前的滤波潜入,显示为IF干扰。
LO辐射——来自LO的RF泄漏到接收机链的输入连接器。LO辐射是可以检测到的,即使在仅接收的工作模式下也能检测(参见图3)。
自发杂散——接收机内部的时钟或本振混频导致的IF杂散。
图3.LO辐射泄漏通过前端返回
镜像抑制特性同时适用于第一和第二混频级。在X和Ku波段的典型应用中,第一混频级的中心频率可以是5 GHz到10 GHz范围的高IF。这里需要高IF,原因是镜像频率为Ftune + 2 × IF,如图4所示。IF越高,镜像频段离得越远。此镜像频段必须在其到达第一混频器之前加以抑制,否则此范围内的带外能量会表现为第一IF中的杂散。这是通常使用两个混频级的主要原因之一。如果只有一个混频器,并且IF为数百MHz,那么将很难在接收机前端中抑制镜像频率。
图4.混频进入IF的镜像
将第一IF下变频至第二IF时,第二混频器也存在一个镜像频段。第二IF的频率较低(几百MHz到2 GHz),故第一IF滤波器的滤波要求可能视情况而不同。对于第二IF为几百MHz的典型应用,高频第一IF的滤波可能非常困难,需要很大的定制滤波器。这常常是系统中最难设计的滤波器,因为频率很高且抑制要求通常很窄。
除镜像抑制外,还必须有力地滤除从混频器返回接收输入连接器的LO功率水平。这样可确保无法因为辐射功率而检测到用户。为此,LO应远离RF通带,确保可以实现充分滤波。
高中频架构概述
最新集成收发器产品包括AD9371,它是一款300 MHz至6 GHz直接变频收发器,具有两个接收通道和两个发射通道。接收和发射带宽可在8 MHz至100 MHz范围内调整,工作模式可配置为频分双工(FDD)或时分双工(TDD)。该器件采用12 mm2 封装,TDD模式下功耗约为3 W,FDD模式下功耗约为5 W。由于正交纠错(QEC)校准的优势,它实现了75 dB到80 dB的镜像抑制性能。