接收机中的射频前端设计技术

有时，在混频器和本机振荡器之间的接口上还有第三个带通滤波器。这个本振滤波器用于削弱宽带噪声和本振频率附近的谐波，而这些谐波会降低混频器的二阶互调截获点。

在接收机内所使用的混频器电路类型都需要仔细权衡。无源混频器比有源混频器有更好的互调失真性能。然而它们不能提供任何转换增益，事实上是有损耗的设备。

有源混频器对本振功率的要求较低，但其噪声性能不如无源混频器。而且，在高温状态下，有源混频器的三阶互调截获点性能会降低。

在混频器中频输入和中频放大器之间通常放置一个双工器网络。这个双工器网络会吸收一些频率，同时让其它频率通过。双工器网络必须是非反射性的，且为本振频率的若干倍。否则，那些频率会被反射回混频器，导致性能降低。

对于接收机临近信道的选择，本机振荡器的单边带相噪性能是很重要的。宽带噪声经常影响接收机的灵敏度。

本振信号是混频器中启动变换的大信号，能够产生自身的谐波。因此，本振信号应该尽可能纯净以防止接收机中的乱真响应。

本机振荡器必须能正常工作，而不受温度和电源电压变化的影响。如果接收机遭受机械震动或碰撞，其输出也应保持稳定。

2、噪声性能

所有的无线电截获都是对系统的信噪比（SNR）的一系列处理。鉴于此，混频器、本机振荡器、带通滤波器和射频放大器产生的噪声应该降至最小。

对于无源、有损耗的器件，例如滤波器或某些混频器，噪声因数由下式给出：
……（1）

其中，F是器件的噪声因数，L是器件的损耗（1/G），T是器件的绝对温度，单位是K。某些双均衡混频器可以有稍高一点的噪声因数。

决定系统的噪声因数的Friis方程是：
……（2）

其中，F是等效的噪声因数，F₁、F₂、F₃是第1、2、3分级的噪声因数，FN是第n分级的增益，G₁、G₂、G₃是第1、2、3分级的增益，G_N-1是第N-1分级的增益。

接收机的整体噪声因数由系统内各分级的噪声性能共同决定。

3、乱真响应

乱真响应是一种不希望出现的响应。在超外差接收机中，这些毛刺在混频器阶段中产生。多数接收机毛刺都是接收机外差的结果，有以下等式：

F_1F = mF_RF ± nF_LO……（3）

其中，F_1F是中频，F_RF是射频，F_LO是本振频率，m和n是整数。

通过在方程（3）中解F_RF，可得到两个可能产生毛刺的射频频率。也就是：

……（4）
以及
……（5）

最常见的毛刺有：

· 镜象频率
· 1/2中频
· 直接中频提取
· 若干倍的本振频率
· 本振乱真频率
· 第二混频器毛刺（只在双向转换接收机中）

在全双工无线电接收机中，即同时也作为发射机使用的接收机，必须要考虑到两个额外的响应：全双工镜象和半双工镜象。定义如下：

全双工镜象=F_r-△f ……(6)
半双工镜象= F_r+△f/2 ……(7)
这里的F_r是发射机频率，△f是发射机频率和接收机频率之差。

4、互调截获点

互调截获点是电路线性度的量测。通过它，可以从输入信号电平计算出互调失真电平。互调截获点影响信号的动态范围，互调截获点越高，信号的动态范围越小；反之，互调截获点越低，信号动态范围越大。在理论上，互调截获点有n阶，但一般起主要作用的是二阶和三阶互调截获点。见图4，互调截获点表示的是一个输入振幅，在该点上，所需基本频率与不希望信号的输出振幅相等。

图4  无线电接收机的n阶互调截获点

二阶互调截获点：

二阶互调截获点（SOIP）取决于信号的二阶产物，而且基本电平提高1dB，SOIP则提高2dB。

混频器的1/2中频响应可以从二阶互调截获点预测出。1/2中频互调截获点取决于射频信号和本振信号的第二谐波，两者都是内部产生的（2F_RF±2F_LO）。1/2中频抑制由下式给出：

（IP₂-S-C）/2 ……(8)

其中，IP₂是二阶互调截获点，S是接收机灵敏度，单位为dBm，C是捕获率或同频道抑制，单位为dB。

例如，假设接收机的二阶互调截获点为45dBm，灵敏度为-120dBm。如果同频道抑制为6dB，则半中频抑制为：

（45 dBm +120 dBm -6 dBm）/2=159/2=79.5 dBm

三阶互调截获点：

在三阶互调截获点（TOIP）上，基本信号和三阶产物在振幅上是相等的。基本信号每提高1dB，TOIP则提高3 dB。

TOIP主要反映接收机的互调失真性能。接收机的互调性能定义为接收机灵敏度和信号电平两者之间的的差，单位为dB，它足以产生特定的干扰电平。从下式可以计算出其值：

IM=（2IP₃-2S-C）/3……（9）

这里的IM是互调失真率，单位为dB，IP₃是TOIP，S是接收机灵敏度，单位为dBm，C是捕获率或同信道抑制，单位为dB。