通信接收機原理與設(shè)計（第4版）

第1章 基礎(chǔ)無線電討論 1
1．1 引言 1
1．1．1 軟件定義無線電（SDR）的定義 3
1．2 無線電系統(tǒng)的新領(lǐng)域 3
1．2．1 5G基本原理 4
1．2．2 展望未來 8
1．3 無線電通信系統(tǒng) 8
1．3．1 無線電傳輸與噪聲 13
1．4 調(diào)制 16
1．4．1 模擬調(diào)制 18
1．4．2 數(shù)字信號的調(diào)制 23
1．5 數(shù)字信號處理 32
1．5．1 模-數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換 33
1．5．2 數(shù)-模（D/A）轉(zhuǎn)換 35
1．5．3 轉(zhuǎn)換器的性能標準 37
1．5．4 信號的序列處理 38
1．5．5 數(shù)字濾波器 42
1．5．6 非線性處理 47
1．5．7 抽取和內(nèi)插 49
1．5．8 DSP硬件和開發(fā)工具 51
1．6 無線電接收機架構(gòu) 52
1．6．1 超再生接收機 53
1．7 典型的無線電接收機 58
1．7．1 模擬接收機設(shè)計 58
1．7．2 混合模式的MFSK通信系統(tǒng) 60
1．7．3 PLL的CAD模擬 63
1．7．4 軟件定義無線電系統(tǒng) 65
1．7．5 設(shè)計示例：EB500監(jiān)測接收機 75
1．8 參考資料 76
1．9 參考書目 78
1．10 建議擴展閱讀 81
第2章 無線電接收機特性 82
2．1 引言 82
2．2 無線電信道 82
2．2．1 信道沖激響應 84
2．2．2 多普勒效應 88
2．2．3 轉(zhuǎn)移函數(shù) 89
2．2．4 信道沖激響應與轉(zhuǎn)移函數(shù) 90
2．3 無線電系統(tǒng)的實現(xiàn) 91
2．3．1 輸入特性 92
2．3．2 增益、靈敏度和噪聲系數(shù) 92
2．4 選擇性 97
2．5 動態(tài)范圍 98
2．5．1 降敏 99
2．5．2 AM交叉調(diào)制 100
2．5．3 IM 100
2．6 倒易混頻 102
2．6．1 相位誤差 106
2．6．2 誤差向量幅度 106
2．7 虛假輸出 108
2．8 增益控制 109
2．9 BFO 112
2．10 輸出特性 112
2．10．1 基帶響應與噪聲 112
2．10．2 諧波失真 113
2．10．3 互調(diào)失真 114
2．10．4 瞬態(tài)響應 114
2．11 頻率精度和穩(wěn)定度 114
2．12 頻率穩(wěn)定時間 116
2．13 電磁干擾 118
2．14 數(shù)字接收機特性 119
2．14．1 誤碼率（BER）測試 119
2．14．2 發(fā)射和接收質(zhì)量 120
2．15 參考文獻 122
2．16 參考書目 122
第3章 接收機系統(tǒng)規(guī)劃 123
3．1 接收機電平規(guī)劃 123
3．2 NF計算 125
3．2．1 級聯(lián)電路的噪聲系數(shù) 126
3．3 使用相關(guān)矩陣的線性兩端電路的噪聲相關(guān)性 127
3．3．1 噪聲系數(shù)測試設(shè)備 131
3．3．2 如何確定噪聲參數(shù) 132
3．4 線性 133
3．4．1 動態(tài)范圍、壓縮和IMO 133
3．4．2 分析 137
3．5 IF計算 144
3．5．1 NF和IP計算示例 146
3．6 雜散響應位置 146
3．6．1 D-H跡線 151
3．7 選擇性 153
3．7．1 單調(diào)諧電路 153
3．7．2 耦合諧振對 154
3．8 復雜濾波器特性 156
3．8．1 巴特沃斯選擇性 156
3．8．2 切比雪夫選擇性 158
3．8．3 湯普森或貝塞爾選擇性 159
3．8．4 等紋波線性相位 160
3．8．5 過渡濾波器 161
3．8．6 橢圓濾波器 162
3．8．7 特殊設(shè)計和相位均衡 162
3．9 濾波器設(shè)計實現(xiàn) 163
3．9．1 LC濾波器 163
3．9．2 電諧振器 163
3．9．3 機電濾波器 166
3．9．4 石英晶體諧振器 166
3．9．5 單片晶體濾波器 166
3．9．6 陶瓷濾波器 166
3．10 時間采樣濾波器 167
3．10．1 離散傅里葉變換和z變換 168
3．10．2 離散時間采樣濾波器 169
3．10．3 模擬采樣濾波器實現(xiàn) 170
3．11 數(shù)字處理濾波器 172
3．12 頻率跟蹤 175
3．13 IF和鏡像頻率抑制 179
3．14 電子調(diào)諧濾波器 180
3．14．1 二極管性能 180
3．14．2 VHF示例 182
3．15 參考文獻 183
3．16 建議擴展閱讀 185
第4章 接收機的實現(xiàn) 186
4．1 引言 186
4．2 接收機功能的數(shù)字化實現(xiàn) 186
4．2．1 數(shù)字接收機設(shè)計技術(shù) 191
4．2．2 噪聲計算 196
4．2．3 噪聲消除 197
4．2．4 譜減法（Spectral Subtraction） 199
4．3 擴頻技術(shù) 199
4．3．1 基本原理 200
4．3．2 跳頻接收機 204
4．3．3 直接序列擴頻接收機 206
4．3．4 性能 209
4．4 系統(tǒng)性能仿真 209
4．4．1 頻譜占用度（Spectrum Occupancy） 210
4．4．2 網(wǎng)絡(luò)響應 212
4．4．3 媒質(zhì)預測（Medium Prediction） 214
4．4．4 系統(tǒng)仿真 215
4．4．5 HF媒質(zhì)模擬 216
4．4．6 簡單仿真 219
4．4．7 仿真應用 223
4．5 參考文獻 223
4．6 參考書目 226
4．7 建議擴展閱讀 226
第5章 軟件定義無線電原理與技術(shù) 227
5．1 引言 227
5．1．1 軟件定義無線電的一般概念 227
5．1．2 組成部分（模擬單元、DSP、FPGA） 228
5．1．3 關(guān)于DSP 229
5．2 RF前端結(jié)構(gòu) 230
5．2．1 超外差接收機 230
5．2．2 直接變頻接收機 232
5．2．3 數(shù)字化中頻接收機設(shè)計 233
5．2．4 直接采樣接收機 233
5．2．5 寬帶接收機設(shè)計 236
5．2．6 多載波接收機設(shè)計 237
5．3 射頻前端設(shè)計考慮 239
5．3．1 接收機鏈路預算 239
5．3．2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 240
5．3．3 動態(tài)范圍 245
5．3．4 鏡像抑制 247
5．3．5 RF預選 249
5．4 數(shù)字前端實現(xiàn) 250
5．4．1 數(shù)字下變頻 250
5．4．2 數(shù)控振蕩器 251
5．4．3 抽取和信道濾波 253
5．4．4 自動增益控制 263
5．4．5 IQ失配消除 264
5．5 基帶處理 265
5．5．1 解調(diào)（AM/PM） 265
5．5．2 同步――頻率偏移和采樣頻率偏移的校正 266
5．5．3 音頻處理的自動增益控制 267
5．5．4 噪聲抑制器 269
5．5．5 S儀 270
5．6 SDR實現(xiàn)示例 270
5．7 參考資料 272
5．8 參考書目 273
5．9 文獻 273
5．10 建議擴展閱讀 274
第6章 SDR收發(fā)信機設(shè)計 275
6．1 引言 275
6．2 體系結(jié)構(gòu) 275
6．2．1 I/Q調(diào)制器 276
6．2．2 自適應發(fā)射機預失真 278
6．2．3 功率增強技術(shù) 285
6．3 收發(fā)信機的實現(xiàn)示例 286
6．3．1 AD9364射頻收發(fā)器 287
6．3．2 收發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn) 290
6．4 參考文獻 291
6．5 建議擴展閱讀 291
第7章 天線與天線系統(tǒng) 292
7．1 引言 292
7．1．1 基本原理 292
7．2 天線耦合網(wǎng)絡(luò) 297
7．3 天線到調(diào)諧電路的耦合 299
7．4 小天線 300
7．4．1 鞭天線 301
7．4．2 環(huán)形天線 302
7．5 多單元天線 308
7．5．1 對數(shù)周期天線 308
7．5．2 八木宇田天線 308
7．5．3 反射天線 309
7．5．4 陣列天線 309
7．5．5 相控陣天線系統(tǒng) 309
7．6 有源天線 310
7．6．1 應用討論 311
7．7 分集接收 318
7．8 自適應接收處理 324
7．8．1 自適應天線處理 325
7．8．2 自適應均衡器 330
7．8．3 時間選通均衡器 333
7．8．4 鏈路質(zhì)量分析 337
7．8．5 自動鏈路估計 338
7．9 參考資料 339
7．10 參考書目 340
7．11 建議擴展閱讀 341
第8章 混頻器 342
8．1 引言 342
8．1．1 關(guān)鍵術(shù)語 343
8．2 無源混頻器 345
8．3 有源混頻器 352
8．4 開關(guān)混頻器 355
8．5 基于IC的混頻器 357
8．5．1 吉爾伯特單元混頻器 359
8．5．2 吉爾伯特單元性能分析 361
8．6 寬動態(tài)范圍轉(zhuǎn)換器 365
8．6．1 處理增益 367
8．7 混頻器設(shè)計注意事項 367
8．7．1 混頻器實現(xiàn)示例 370
8．8 參考資料 372
8．9 建議擴展閱讀 374
8．10 產(chǎn)品資源 375
第9章 頻率源和頻率源控制 376
9．1 引言 376
9．1．1 主要術(shù)語 377
9．2 鎖相環(huán)頻率合成器 378
9．2．1 2型2階環(huán) 380
9．2．2 使用三態(tài)鑒相器的數(shù)字環(huán)路瞬態(tài)行為 383
9．2．3 實際的PLL電路 393
9．2．4 小數(shù)分頻頻率合成器 394
9．2．5 雜散抑制技術(shù) 396
9．2．6 頻率合成器中的噪聲 401
9．2．7 實際離散元件舉例 408
9．3 鎖相環(huán)系統(tǒng)的噪聲與性能分析 417
9．3．1 設(shè)計步驟 417
9．4 多環(huán)頻率合成器 421
9．5 直接數(shù)字頻率合成器 423
9．6 單片PLL系統(tǒng) 425
9．7 數(shù)字波形合成器 427
9．7．1 系統(tǒng)考慮 429
9．7．2 相位累加器合成器的調(diào)制 434
9．7．3 基于RAM的合成法 434
9．7．4 應用 438
9．7．5 方法匯總 438
9．7．6 信號質(zhì)量 440
9．8 Colpitts振蕩器 441
9．8．1 線性方法 442
9．8．2 線性S參數(shù)方法 444
9．8．3 基于時域的晶體管非線性分析 446
9．8．4 選擇正確的晶體管 448
9．8．5 一個350 MHz固定頻點Colpitts振蕩器設(shè)計實例 448
9．8．6 總結(jié) 464
9．9 頻率源器件應用實例 464
9．9．1 AD9102波形發(fā)生器 464
9．9．2 ADF4355寬帶頻率合成器 466
9．10 參考文獻 467
9．11 建議擴展閱讀 470
9．12 產(chǎn)品資源 473
第10章 接收機輔助電路 474
10．1 引言 474
10．2 放大器和增益控制 474
10．2．1 放大器件和電路 475
10．2．2 寬帶放大器 478
10．2．3 帶反饋的放大器 481
10．2．4 放大器增益控制 489
10．3 解調(diào)和解調(diào)器 504
10．3．1 模擬解調(diào) 504
10．3．2 數(shù)字數(shù)據(jù)解調(diào) 524
10．4 噪聲限幅和消隱 533
10．4．1 平衡器 535
10．4．2 噪聲限幅器 535
10．4．3 脈沖噪聲消隱器 536
10．5 靜噪電路 538
10．6 自動頻率控制（AFC） 541
10．7 現(xiàn)代組件實現(xiàn)的例子 542
10．7．1 射頻/中頻增益模塊 543
10．7．2 DSP器件的例子 545
10．7．3 解調(diào)器功能框圖 546
10．8 參考文獻 548
10．9 建議擴展閱讀 551
第11章 性能測試 552
11．1 引言 552
11．2 信號發(fā)生器 552
11．2．1 模擬信號發(fā)生器 552
11．2．2 矢量信號發(fā)生器 553
11．2．3 任意波形發(fā)生器 554
11．3 接收機測試 555
11．3．1 單音測試 557
11．3．2 雙音測試 562
11．3．3 噪聲系數(shù) 566
11．3．4 總動態(tài)范圍 568
11．3．5 混頻器性能測量 569
11．4 頻譜分析儀 574
11．4．1 FFT分析儀 574
11．4．2 外差分析儀 576
11．4．3 濾波器 577
11．4．4 綜合實現(xiàn) 578
11．4．5 儀器結(jié)構(gòu)的比較 579
11．4．6 互調(diào)失真測量 584
11．5 噪聲功率比 587
11．5．1 噪聲功率比（NPR）的推導 588
11．5．2 陷波（帶阻）濾波器的設(shè)計考慮 589
11．5．3 最佳加載噪聲的確定 589
11．5．4 測量分析 590
11．6 軟件無線電系統(tǒng)的測試 591
11．6．1 測量考慮 593
11．7 軟件無線電與傳統(tǒng)接收機的比較 594
11．8 參考文獻 595
11．9 書目 596
附錄A 接收機實現(xiàn)示例 598
A．1 概述 598
A．2 EMSD寬帶監(jiān)測接收機 598
A．2．1 應用 599
A．2．2 特點 599
A．3 參考文獻 608
A．4 參考書目 608