曾經(jīng)有人問(wèn)我射頻信號(hào)的振蕩頻率是怎么出來(lái)的。這個(gè)涉及到鎖相環(huán)(PLL)的內(nèi)容。鎖相環(huán)又是在收發(fā)機(jī)里，這原理不是一句兩句說(shuō)得明白的，所幸就通過(guò)幾篇把收發(fā)機(jī)整體架構(gòu)講一下，盡量不做深入計(jì)算，簡(jiǎn)單明了的對(duì)原理進(jìn)行說(shuō)明。

手機(jī)相當(dāng)于一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在人們的日常生活完全離不開(kāi)手機(jī)了。記得之前八九十年代美國(guó)的汽車行業(yè)鼎盛的時(shí)候，有人戲稱如果外星人到了地球，就會(huì)發(fā)現(xiàn)地球人被一種物體所控制了。這個(gè)物體是鐵皮的，帶著輪子，不論去哪里都是該物體帶著人類去的。我想如果現(xiàn)在外星人來(lái)到地球，會(huì)不會(huì)說(shuō)是個(gè)小小的長(zhǎng)方體控制了地球人。。。

言歸正傳，手機(jī)是個(gè)小型微機(jī)，最小系統(tǒng)的手機(jī)架構(gòu)示意圖如下：

CPU和MEMORY相當(dāng)于大腦，用來(lái)存儲(chǔ)和計(jì)算；PMU相當(dāng)于心臟，來(lái)提供系統(tǒng)運(yùn)行做需要的電源;外設(shè)相當(dāng)于手腳，可以用來(lái)做我們想做的事情;RF則相當(dāng)于眼睛、嘴巴、耳朵。用來(lái)跟外接進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。今天提到的收發(fā)機(jī)，則是射頻電路(RF）的重要組成部分。

一、收發(fā)機(jī)

收發(fā)機(jī)（Transceiver），是發(fā)信機(jī)（Transmitter）和接收機(jī)（Receiver）的合稱。手機(jī)相當(dāng)于無(wú)線電臺(tái)，對(duì)收到的信號(hào)進(jìn)行處理解讀，然后發(fā)出想要發(fā)出的信號(hào)。這個(gè)收發(fā)的過(guò)程，就由收發(fā)機(jī)來(lái)完成?，F(xiàn)在先來(lái)講接收機(jī)。

二、接收機(jī)

接收機(jī)的作用是從環(huán)境中眾多的信號(hào)里選出相應(yīng)頻段的有用信號(hào)，并進(jìn)行處理放大，變成基帶可以接受的信號(hào)。所以，評(píng)估一個(gè)接收機(jī)好壞的指標(biāo)，主要是看靈敏度，即能接受到的最小的信號(hào)是多少。靈敏度越小，就表明能被接收機(jī)捕獲的信號(hào)能量越小，當(dāng)然是越靈敏、越小越好了。

下圖為接收機(jī)的基本示意圖：

接收機(jī)可以分為超外差接收機(jī)、零中頻接收機(jī)、近零中頻接收機(jī)和鏡像抑制接收機(jī)。鏡像抑制接收機(jī)在手機(jī)中幾乎不采用，這里也不做討論。主要講前三種接收機(jī)。

1. 超外差接收機(jī)

超外差接收機(jī)應(yīng)用很廣泛，像無(wú)線收音機(jī)的FM和AM都是采用的超外差式。下圖是典型的超外差接收機(jī)示意圖：

1> 信號(hào)路徑

天線接收到信號(hào) → 通過(guò)帶通濾波器BPF1進(jìn)行選頻 → 把需要的頻率信號(hào)濾出來(lái)送進(jìn)高頻放大器 → 發(fā)大后的信號(hào)進(jìn)入混頻器，與本振混頻 → 變成中頻信號(hào)送進(jìn)帶通濾波器BPF2 → 濾波后的中頻信號(hào) → 經(jīng)過(guò)中頻放大器放大、濾波 → 變成基帶可以處理的信號(hào)，進(jìn)入基帶芯片進(jìn)行解調(diào)、放大 → 最后輸出相應(yīng)的聲音、數(shù)據(jù)信號(hào)。

2> 特點(diǎn)

射頻信號(hào)是高頻信號(hào)，2G信號(hào)850MHZ到2100MHZ不等，而信道只有幾百Khz。因此如果從高頻上選取數(shù)百Khz的信道難度很大，對(duì)濾波器要求很高。于是，我們對(duì)信號(hào)進(jìn)行變頻，我們知道信號(hào)的混頻在頻域?qū)嶋H上是頻譜的搬移。我們把本振信號(hào)的頻率設(shè)置為隨輸入信號(hào)的變化而變化，從而使得輸出信號(hào)頻率固定，這樣就可以把輸出信號(hào)頻譜搬移到固定頻段了。即把百兆或千兆的信號(hào)，搬移到KHZ或者數(shù)MHZ的中頻段。這時(shí)候再來(lái)選擇幾百KHZ的信道，就更加容易實(shí)現(xiàn)。而這也是超外差接收機(jī)的特點(diǎn)，即進(jìn)入混頻器的本振信號(hào)頻率ωLO隨著接受信號(hào)頻率ωRF改變,使得輸出的中頻信號(hào)ωIF的頻率保持固定不變。

做個(gè)不恰當(dāng)?shù)谋扔?，用萬(wàn)用表量電阻，如果你的電壓只有數(shù)歐姆級(jí)別，而你選Mohm檔量的話，結(jié)果就不會(huì)很準(zhǔn)，但是你用ohm檔量的話，準(zhǔn)確度就會(huì)大幅提升了。

固定頻率的中頻信號(hào)，不但可以讓選頻更加容易，由于固定的頻率，更容易實(shí)現(xiàn)大而穩(wěn)定的增益。

由于超外差接收機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)，也被傳統(tǒng)接收器廣泛應(yīng)用。然而，同樣存在著噪聲干擾。

3> 噪聲干擾

超外差接收機(jī)主要存在兩種干擾：中頻干擾和鏡像干擾。

中頻干擾

即當(dāng)某一干擾信號(hào)的頻率跟中頻信號(hào)的頻率相等，而進(jìn)入混頻器中，混頻器可能會(huì)對(duì)混進(jìn)來(lái)的中頻信號(hào)做放大處理。而相對(duì)于有用信號(hào)來(lái)講，噪聲中頻信號(hào)更強(qiáng)，被傳遞到下級(jí)，最終干擾到有用信號(hào)的接收。

而想要規(guī)避中頻干擾，把中頻設(shè)在接收頻段范圍外就好了。當(dāng)接收頻段接收到的信號(hào)，高于中頻信號(hào)很多的時(shí)候，輸入就很難混入中頻信號(hào)的頻率了。這種中頻低于接收頻段的，就是普通接收機(jī)的處理方法。

比如我們國(guó)家的FM電臺(tái)，發(fā)射的頻率是87-108MHZ，而接收機(jī)的中頻頻率則固定在10.7MHZ。這樣，輸入混進(jìn)來(lái)的頻率在87-108MHZ附近，就不會(huì)混入10.7MHZ附近的頻率，從而規(guī)避了中頻干擾。

鏡像干擾

接收信號(hào)ωRF與本振ωLO混頻后，得到中頻信號(hào)ωIF，若存在一個(gè)干擾信號(hào)ωX，與本頻混頻后同樣得到中頻信號(hào)ωIF，即如下示意圖，在頻域上干擾信號(hào)與接收信號(hào)在本振信號(hào)兩邊呈中心對(duì)稱。這時(shí)干擾信號(hào)經(jīng)過(guò)本振混頻，產(chǎn)生了中頻信號(hào)，而對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生干擾。則稱這種干擾為鏡像干擾。

想要規(guī)避這種干擾，需要把中頻ωIF拉大，當(dāng)中頻ωIF大于接收頻段范圍時(shí)候，鏡像干擾信號(hào)ωX就不會(huì)混入接受范圍內(nèi)，從而不會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生影響，即ωX=（有用信號(hào)ωRF±2ωIF）落在接收頻段區(qū)間外時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生干擾。

例如有些短波收音機(jī)，它們的接收頻段為2-30MHZ，而中頻選擇在70MHZ，這時(shí)候鏡像干擾信號(hào)的頻率在142-170MHZ，而接收機(jī)的接收頻段為2-30M，對(duì)142-170MHZ的頻段不會(huì)被捕獲，因此不會(huì)產(chǎn)生干擾。

又如剛才提到的FM收音機(jī)，接收頻段為87-108MHZ，中頻只有10.7MHZ，這時(shí)候，中頻的鏡像信號(hào)為 （87 ~

108）+210.7=108.4 ~ 129.4MHZ，或（87 ~

108）-210.7=65.6~86.6MHZ，而接收頻段為87-108Mhz，不管哪一側(cè)的鏡像信號(hào)都沒(méi)有落在其范圍內(nèi)，因此鏡像信號(hào)沒(méi)有被捕獲，不會(huì)產(chǎn)生鏡像干擾。我大概畫了個(gè)圖，大家感受下：

這種把中頻選在高于接收頻段范圍的接收機(jī)，叫高中頻接收機(jī)。

我們看到上邊例子中，鏡像信號(hào)跟有用信號(hào)頻率很接近了，只有400khz的隔離，那么為什么不把中頻定在50MHZ，讓隔離更好一些呢？這就回到了文首的問(wèn)題，很難對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行精確的選頻，中頻信號(hào)就失去了存在的意義。無(wú)法實(shí)現(xiàn)高選擇性和高增益。

由此，也引出了第三類超外差接收機(jī)：二次混頻接收機(jī)。

未完待續(xù)。。。

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