无线接收器

典型的 WLAN芯片组按照工作原理大致分为三种,即超外差式、零中频式和低中频式等。
超外差式
超外差式接收机是最广泛应用的一种拓扑结构,它的基本原理是将从天线接收到的高频信号经下变频后转换为一固定的中频信号, 然后经过进一 步下变频或者直接进行解调,。
在发射机中,其拓扑结构和接收机类似,但信号流是反方向传输。由于输入发射机的有用信号是能量最强的信号,这就对镜像信号抑制的要求降低了, 使得发射机相对于接收机来说容易实现。[2]
超外差式或 IF(中频)接收器优点是结构简单, 性能较好,缺点是一些器件难以集成,尤其是滤波器部分的集成非常困难,需要使用高 Q可调i皆 HF (高频)滤波器和高 Q的 IF滤波器抑制镜像信号。这两种滤波器很难用模拟集成方法实现, 只能利用分立的、敏感的、昂贵的高 Q器件,如电容器和电感器组成。制造过程中必须进行调i皆,利用分立可变电容二极管调节中心频率, 这种高通滤波器的价格昂贵。并且易于损坏 。 有时,在 A/D转换前需要几个中频级。 当信号下变频到中频,必须进一步滤波,从邻近信号中分离出有用信号。 滤波器的 Q值很高,因此, 一般来说中频接收器的成本也较高。
采用 SiGe工艺制作。802.1l WLAN芯片组大致可分为 RF和基带两部分。其中 RF部分即射频收发器前端,采用超外差式结构,包括 RF/IF变换器、IQ正交调制解调器和功率放大器。基带部分包括基带信号处理器和 MAC控制器,完成802.11b协议的实现、基带信号扩频和解扩、基带信号调制解调等。 总共由5个芯片 (未计入射频 VC0和中频 VC0) 组成。 其工作原理如下:
在发射状态,由 MAC控制器来的发射数据进入基带处理器,经 CCK调制后以可变的 PN代码进行扩频,产生两个信号 I和 Q。 I和 Q信号被传送到调制解调器,经滤波后被调制到 IF频率上(70至600MHz) 。接着两个信号合成为一个信号送至RF/IF 转换器,信号再被加载到2.4GHzlSM频段的 RF信道上,最后经功率放大后由天线发射出去。
零中频接收器
除了上面介绍的超外差式以外,目前比较受关注的是零中频或低中频收发器。 在零中频或低中频收发器中,天线信号和基带信号的变换可以直接实现。与 IF接收器相比,零中频接收器可
以实现较高的集成度, 零中频接收器中信号直接下变频到基频,后面仅需要一个低 Q的高通滤波器和易于集成的低适滤波器就可以满足要求。但是,同中频接收器相比,零中频接收器的性能有待提高,它的应用受到一定影响,一般在一些数字通信的系统中使用,以低性能换取较高的集成度,采用零中频接收器和 DSP结合实现数字信号的基频解调。
为了克服超外差式接收机中存在的镜像抑制问题, 可以认为直接变频到基频是解决镜像信号问题的答案。零中频接收机将信号直接下变频到基带,镜像信号就是信号自身,不需要镜像滤波器 。正交下变频结构的零中频接收机,在数字域中处理下变频后的基带信号,恢复出原始信号。零中频接收机的最大优点是集成度高, 而直流失调和1/f噪声限制了它的应用。
但是选择零中频不能消除镜像频率。 正弦信号携带正频和负频两种有用信号到基频。 这些互为镜像的信号都加在基频上,其低、高边带处于基带中, 没有分离。为了恢复有效信号,可以通过两次下变频,下变频后,在 DSP中利用向量角测量算法实现。
低中频接收器
低中频接收机结合了超外差式接收机和零中频接收机各自的优点。低中频接收器和零中频接收器拓扑图相似,像零中频接收器一样,不需要高频滤波器抑制镜像信号,可以高度集成化,但其性能较好。 而且对直流失调或本振到 RF(射频)的交调実真不敏感 。通常,在下变频后采用低通滤波器完成信号的选择,因此它的集成度很高。但镜像信号不是有用信号本身,可能比有用信号大很多,因此需要精心确定中频频率,对中频的精确度要求很高。
可以这样理解低中频接收器拓扑概念: 如果接收器中使用两个下变频通道时,所有的信息在两个低频信号中,从需要的信号中分离出镜像信号 。在下变频过程中,与单一正频率混频向下转换频率分量。 在复数中频信号中有用信号现处于正频率, 镜像信号相同但处于负频率处, 两个信号之间的相位有差别。这样可以在两个低频信号的复数组合中,通过DSP可以将两个信号分离 。
区别
定向接收和全向接收没有明确的优劣之分。定向天线接收距离远，但是针对性接收 也就是点对点 用于远距离传送。全向天线接收是向天线四周接收信号 天线周围都能接收到信号 但传输距离相对近一些。