零中頻接收機,理論上,沒有鏡像干擾,但是,在實際使用中,由于各種的不理想性,是有的。
(1)如果零中頻接收機采用普通的單混頻,行不行?
在超外差接收機中,射頻信號與一個本振信號進行混頻,如果零中頻接收機也采用類似結構,你覺得會咋樣呢?
其實答案不用說,肯定不咋樣,要不然,你看到的零中頻接收機,就不會是下面的這個架構了,即采用了正交混頻器。
那為啥不行呢?
實信號的頻譜,正頻率處的頻譜和負頻率處的頻譜之間互相共軛,即X(jw)=conj(X(-jw))。
現在考慮下面三種情況。
情況一:假設射頻信號的上下邊帶是完全對稱的,而且,正頻率處的頻譜和負頻率處的頻譜只有實部, 因此正負頻率處的頻譜也對稱。從下面頻譜搬移演示可知,輸出頻譜是原來正頻率的2倍:
情況二:假設射頻信號的上下邊帶是完全對稱的,而且,正頻率處的頻譜和負頻率處的頻譜只有虛部。那么,輸出頻譜如下圖所示,一疊加,就沒有了。
情況三:假設射頻信號的上下邊帶不是對稱的,那么輸出頻譜如下圖所示。
從上面三種情況來看,可以得出這樣一個結論,就是如果使用單個混頻器,想將射頻信號直接變頻到零中頻的話,對輸入信號的頻譜是有要求的,一旦輸入信號的頻譜不合適,輸出信號要么就沒了,要么就信號質量變差。
當今大多數的調制方式,如QPSK,QAM等,在射頻載波處的上下邊帶的頻譜表現出不對稱性[1],即類似情況三,這個時候,有用信號的正頻率和負頻率互為鏡像干擾[1][2],如果采用單混頻器的話,會破壞信號質量。
(2)那怎么解決這個問題呢?
這個問題,可以采用正交混頻的方法來解決。
上圖是零中頻接收機的系統結構。
正交混頻器,可以產生一個只有正頻率的復信號,頻譜搬移如下圖演示。
從上圖中可以看出,在理想情況下,IQ兩路完全正交匹配,此時零中頻接收機不存在單混頻所看到的鏡像抑制問題。
但是,實際上,總是有不理想性存在,比如I和Q兩個支路,可能存在幅度和相位不匹配,兩個本振信號之間也不是理想正交,此時正交混頻器在正負頻率中都有信號,只不過另一個會低一點,所以零中頻也會受到鏡像信號的干擾,如下圖所示。
(3)總結
因此在理想情況下,零中頻接收機沒有鏡像干擾,但是在具體實現中,I和Q兩路總是會存在幅度和相位失配,所以有用信號仍然會受到鏡像信號的干擾,導致信號的質量變差。
不過,在零中頻接收機這種結構中,鏡像干擾就是有用信號本身,所以他們具有相同的能量。而在超外差接收機架構中,鏡像干擾源自外界的干擾,所以有時候干擾的大小,要遠大于有用信號本身。從這點來看,零中頻接收機對鏡像抑制的要求沒有超外差接收機那么高。
審核編輯:劉清
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原文標題:零中頻接收機有沒有鏡像干擾?
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