(1) 零中頻接收機的直流偏移(DC offset)來源于哪里?
零中頻接收機的直流偏移(DC offset)可能來自于以下幾個方面:
①?本振信號自混頻

由于各種原因,比如混頻器LO到RF端有限的隔離,基板或者空間的耦合,本振會泄露到前級,而這些泄露,由于級間失配,又會反射到混頻器的輸入端,與本振混頻,從而產生直流偏移。
②?強干擾信號自混頻

強干擾信號傳輸到混頻器的RF端,由于RF-LO的有限隔離度,泄露到LO端口,所以混頻器兩端口之間的干擾信號之間的自混頻,也會產生直流偏移。
③?強干擾信號進入RF通路中,電路的二階非線性,也會產生直流偏移

(2)為什么直流偏移會影響零中頻接收機的性能?
零中頻接收機的有用信號位于直流以及直流附近,由于各種原因產生的直流偏移(DC offset),可能比有用信號強很多,會淹沒有用信號,而且還會使得后面的電路出現飽和。
舉個例子,假設:
①接收機前端RF+基帶的總增益為100dB,其中RF級(LNA+混頻器)的增益為30dB,基帶增益為70dB;
②本振功率為0dBm,LO到LNA輸入端的泄露為60dB;
③接收機靈敏度為-107dBm;
則,泄露的本振信號到混頻器輸出端的功率為0-60+30=-30dBm(7.07mVrms);有用信號到混頻器輸出端的功率為-107+30=-77dBm(31.6uVrms),兩者相差47dB。
同時,7.07mVrms的直流偏移,也會被基帶放大70dB,如果基帶放大器是理想的話,那直流偏移會被放大到20Vrms左右,所以在實際電路中,DC offset會使得后面的基帶放大器飽和產生失真,從而影響接收機的性能。
(3)?那怎么解決直流偏置的問題呢?
最簡單的方案,是采用交流耦合的方式,比如加一個高通濾波器。
但是,為了不惡化信號,高通濾波器的截止頻率必須低于符號率的0.1%,這需要非常大的電容,而且對于差分輸出的正交混頻器,可能需要4個高通網絡,所以片上集成幾乎不可能。而且,這種方式,也對調制方式有要求,只適合那些在DC處包含很少能量的調制方式。同時電路時間常數長,當直流偏移突然變化時,不能快速響應,所以這種方法,應用的很少。
現代芯片很多都是采用校準來解決這個問題。
比如TI的TRF371X系列,就是采用了自動校準算法,通過一個8bit DAC,來分別調制I路和Q路的DC offset。該算法,可以在全溫范圍內把直流偏置校準到低于+/-5mV以內。
(4) 參考文獻:
[1]?https://wirelesspi.com/direct-conversion-zero-if-receiver/
[2]?零中頻接收機設計
https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/zhca545/zhca545.pdf?ts=1702707824925&ref_url=https%253A%252F%252Fcn.bing.com%252F
[3]??池保勇 余志平 石秉學,CMOS 射頻集成電路分析與設計
[4]?DC Offset Auto-Calibration of TRF371x
https://www.ti.com/lit/an/slwa057/slwa057.pdf?ts=1713157077456&ref_url=https%253A%252F%252Fcn.bing.com%252F

今年打算做2件事。
① 板級低噪放課程(149元):
打算做板級低噪放設計課程,課程內容,打算是從原理圖+版圖仿真開始,然后畫板,然后投產+調測。
價格的話是149元,如果前期報過系統課程的話,則優惠50元,為99元。
②芯片LNA共學營(3999元,可流片封裝):
這個項目主打自己學習為主,外援老師教授為輔助。?報名的號友,都會在一個群里,學習主要是靠自學。我每天會花四個小時左右在芯片學習上。因此我會列出每周自己的學習計劃,以及給出自己的學習心得。號友可以參考我的計劃,也可以遵照自己的計劃進行。中間,會請老師進行輔導和答疑,大概會進行三次左右。
共學營開營后,會設置一個流片的deadline(目前打算設置在一年左右),需要在這個deadline之前把版圖準備好,大家一起流片。
價格是3999元。
你有意愿報名的話,可以加我微信,說明一下意向,并注明是對板級有趣,還是芯片級的有興趣。說明意向的時候,不用付費,等我差不多規劃完,確認開班了,我再統一拉群。

完結接收機課程吆喝處哈(已在平臺上購買的同學,加我微信,領課件資料哈!)
想了解接收機的底層理論知識,可以選擇這門課;
想了解ADS的系統仿真,可以選擇這門課;
想了解SystemVue的系統仿真,可以選擇這門課。
想報名的同學,可以海報底部掃碼哈!
?左右滑動查看更多
Slide for more photos