曾经有人问我射频信号的振荡频率是怎么出来的。这个涉及到锁相环(PLL)的内容。锁相环又是在收发机里，这原理不是一句两句说得明白的，所幸就通过几篇把收发机整体架构讲一下，尽量不做深入计算，简单明了的对原理进行说明。

手机相当于一个微型计算机，现在人们的日常生活完全离不开手机了。记得之前八九十年代美国的汽车行业鼎盛的时候，有人戏称如果外星人到了地球，就会发现地球人被一种物体所控制了。这个物体是铁皮的，带着轮子，不论去哪里都是该物体带着人类去的。我想如果现在外星人来到地球，会不会说是个小小的长方体控制了地球人。。。

言归正传，手机是个小型微机，最小系统的手机架构示意图如下：

CPU和MEMORY相当于大脑，用来存储和计算；PMU相当于心脏，来提供系统运行做需要的电源;外设相当于手脚，可以用来做我们想做的事情;RF则相当于眼睛、嘴巴、耳朵。用来跟外接进行数据交流。今天提到的收发机，则是射频电路(RF）的重要组成部分。

一、收发机

收发机（Transceiver），是发信机（Transmitter）和接收机（Receiver）的合称。手机相当于无线电台，对收到的信号进行处理解读，然后发出想要发出的信号。这个收发的过程，就由收发机来完成。现在先来讲接收机。

二、接收机

接收机的作用是从环境中众多的信号里选出相应频段的有用信号，并进行处理放大，变成基带可以接受的信号。所以，评估一个接收机好坏的指标，主要是看灵敏度，即能接受到的最小的信号是多少。灵敏度越小，就表明能被接收机捕获的信号能量越小，当然是越灵敏、越小越好了。

下图为接收机的基本示意图：

接收机可以分为超外差接收机、零中频接收机、近零中频接收机和镜像抑制接收机。镜像抑制接收机在手机中几乎不采用，这里也不做讨论。主要讲前三种接收机。

1. 超外差接收机

超外差接收机应用很广泛，像无线收音机的FM和AM都是采用的超外差式。下图是典型的超外差接收机示意图：

1> 信号路径

天线接收到信号 → 通过带通滤波器BPF1进行选频 → 把需要的频率信号滤出来送进高频放大器 → 发大后的信号进入混频器，与本振混频 → 变成中频信号送进带通滤波器BPF2 → 滤波后的中频信号 → 经过中频放大器放大、滤波 → 变成基带可以处理的信号，进入基带芯片进行解调、放大 → 最后输出相应的声音、数据信号。

2> 特点

射频信号是高频信号，2G信号850MHZ到2100MHZ不等，而信道只有几百Khz。因此如果从高频上选取数百Khz的信道难度很大，对滤波器要求很高。于是，我们对信号进行变频，我们知道信号的混频在频域实际上是频谱的搬移。我们把本振信号的频率设置为随输入信号的变化而变化，从而使得输出信号频率固定，这样就可以把输出信号频谱搬移到固定频段了。即把百兆或千兆的信号，搬移到KHZ或者数MHZ的中频段。这时候再来选择几百KHZ的信道，就更加容易实现。而这也是超外差接收机的特点，即进入混频器的本振信号频率ωLO随着接受信号频率ωRF改变,使得输出的中频信号ωIF的频率保持固定不变。

做个不恰当的比喻，用万用表量电阻，如果你的电压只有数欧姆级别，而你选Mohm档量的话，结果就不会很准，但是你用ohm档量的话，准确度就会大幅提升了。

固定频率的中频信号，不但可以让选频更加容易，由于固定的频率，更容易实现大而稳定的增益。

由于超外差接收机的诸多优点，也被传统接收器广泛应用。然而，同样存在着噪声干扰。

3> 噪声干扰

超外差接收机主要存在两种干扰：中频干扰和镜像干扰。

中频干扰

即当某一干扰信号的频率跟中频信号的频率相等，而进入混频器中，混频器可能会对混进来的中频信号做放大处理。而相对于有用信号来讲，噪声中频信号更强，被传递到下级，最终干扰到有用信号的接收。

而想要规避中频干扰，把中频设在接收频段范围外就好了。当接收频段接收到的信号，高于中频信号很多的时候，输入就很难混入中频信号的频率了。这种中频低于接收频段的，就是普通接收机的处理方法。

比如我们国家的FM电台，发射的频率是87-108MHZ，而接收机的中频频率则固定在10.7MHZ。这样，输入混进来的频率在87-108MHZ附近，就不会混入10.7MHZ附近的频率，从而规避了中频干扰。

镜像干扰

接收信号ωRF与本振ωLO混频后，得到中频信号ωIF，若存在一个干扰信号ωX，与本频混频后同样得到中频信号ωIF，即如下示意图，在频域上干扰信号与接收信号在本振信号两边呈中心对称。这时干扰信号经过本振混频，产生了中频信号，而对有用信号产生干扰。则称这种干扰为镜像干扰。

想要规避这种干扰，需要把中频ωIF拉大，当中频ωIF大于接收频段范围时候，镜像干扰信号ωX就不会混入接受范围内，从而不会对信号产生影响，即ωX=（有用信号ωRF±2ωIF）落在接收频段区间外时，不会产生干扰。

例如有些短波收音机，它们的接收频段为2-30MHZ，而中频选择在70MHZ，这时候镜像干扰信号的频率在142-170MHZ，而接收机的接收频段为2-30M，对142-170MHZ的频段不会被捕获，因此不会产生干扰。

又如刚才提到的FM收音机，接收频段为87-108MHZ，中频只有10.7MHZ，这时候，中频的镜像信号为 （87 ~

108）+210.7=108.4 ~ 129.4MHZ，或（87 ~

108）-210.7=65.6~86.6MHZ，而接收频段为87-108Mhz，不管哪一侧的镜像信号都没有落在其范围内，因此镜像信号没有被捕获，不会产生镜像干扰。我大概画了个图，大家感受下：

这种把中频选在高于接收频段范围的接收机，叫高中频接收机。

我们看到上边例子中，镜像信号跟有用信号频率很接近了，只有400khz的隔离，那么为什么不把中频定在50MHZ，让隔离更好一些呢？这就回到了文首的问题，很难对高频信号进行精确的选频，中频信号就失去了存在的意义。无法实现高选择性和高增益。

由此，也引出了第三类超外差接收机：二次混频接收机。

未完待续。。。

文章为微信公众号 硬件女工程师的日常 授权在21ic内部首发，原创作品转发使用请联系作者，文章所有权利归属原作者所有。