现在的接收机大多是超外差结构，微弱的高频无线信号经过一级或者两级的混频电路，去掉其它信道的干扰并获得足够的增益，最终完成信号的解调。这种接收机结构复杂，存在镜像干扰，同时需要高Q值的，体积大的IF滤波器，因此使得系统复杂化，集成困难。针对超外差接收机的缺点，现在提出了直接下变频接收机，直接下变频接收机的本振与载波频率相等，直接将射频信号变换到基带, 因此不存在镜像干扰，不需要镜像干扰抑制滤波器。中频模块的节省可以大大简化系统，有利于单片系统的集成。同时信号的放大和滤波都主要在基带进行，降低了能耗。因此直接下变频接收机在无线通信领域受到了广泛关注。

1直接下变频接收机总体功能描述

图1直接下变频接收机框图

天线接收到的2.4G射频信号首先经过天线匹配电路，在接收时隙内微弱的信号经过低噪放大器放大和带通滤波器滤波，得到的射频信号分别与互为正交的两路本振信号混频，产生同相和正交两路基带信号。增益可编程放大器放大I/Q两路信号后，再通过低通滤波器完成信道选择。得到的信号送入ADC中采样，经后级的DSP处理恢复出原信号。

2 直接下变频接收机关键部分的设计

2.1接收机的芯片选择

    接收机主要有三部分组成：低噪声放大器，正交解调器和本地振荡器。

根据Friis表达式，N级级联系统中噪声因子为：

从上式可以看出射频放大级主宰了接收机的整体噪声系数，与接收机的性能密切相关。由于射频放大级的增益，使整个噪声指数才增加的并不多，但是太高的射频放大级增益，对于后级的线性度和稳定度都有影响，在这里我们采用的是应用于2.4GHz WLAN,ISM和蓝牙无线系统的高线性低噪放大器max2644,增益16dB，噪声系数2dB。

接收机解调芯片采用美信公司一款工作在2.1G ～2.5G的零中频结构的正交解调芯片，该芯片包括正交下变频器，基带可控增益放大器，基带增益平衡调控电路和偏置电路。正交混频器具有18dB的电压增益和较好的线性度。芯片采用新颖的可变增益放大器，I/Q两路信号分别采用了总增益80dB，可控增益达60dB的两级增益可调放大器，第一级是一个级联差分输入单端输出的宽带放大器，它的设计目标是在高增益状态下的低噪声，低功耗以及线性度。第二级也是一个差分输入单端输出的宽带放大器，在两级放大器之间加入低通滤波器可以构成信道选择滤波器，从而达到抑制相邻信道功率的作用。

本地振荡器采用ADI公司的ADF4360-1芯片。

2.2接收机的本振设计

接收机通过混频器实现2.4G直接变频到基带，因此需要一个2.4G的本地振荡信号，同时要求本振信号频率精度和稳定度高，相位噪声小。锁相环是一种建立在相位负反馈基础之上的闭环控制系统，对相位噪声和杂散具有很好的抑制作用，在电视，仪器，通信等领域得到了广泛的应用。该接收机本振设计中采用ADI公司的ADF4360-1 芯片，它的射频输入频率在2050M－2450M，内置可编程分频器，具有电荷泵电流编程功能，可应用于无线射频通信系统，是一款性价比很高的电荷泵锁存芯片。

图2 频率合成器原理框图

在设计中，通过单片机89C2051控制ADF4360-1的CLOCK，DATA和LE信号，在频率合成器芯片内部完成参考晶振R分频和压控振荡器N分频相位的比较，并且转换成相应的线性电压后从CP0输出，经过3阶环路滤波器滤出高频干扰信号后，得到一稳定电压来控制压控振荡器的输出，最终的信号频率被锁定在2.4G上。

图3 ADF4360-1芯片组成锁相环电路和三阶环路滤波器电路

在ADF4360-1中主要有一个低噪声鉴相器，一个精密电荷泵，一个可参考分频器R，可编程A及B计数器，和一个双模分频器(P/P+1)，频率合成器的分频比为N,并且满足N=B*P+A, 因为ADF4360-1里面集成了一个VCO，所以在芯片的外部加上一个环路滤波器就可以构成一个完整的锁相环电路，这样芯片的集成度更高。它的输出频率为fout=N*fin/R,为了得到性能优良的本振信号，参考晶振采用10M的温度补偿晶振，鉴相频率定为200KHZ,因此R＝50，N=12000,双模分频比的预置数值为32/33,B=375,A=0。图4(a)是2.4G本振信号的实测图，从频谱分析仪上可以看到频率锁定在2.4G，本振的功率幅度为－13.6dBm，满足接收机的本振-16～-9 dBm的要求。图4(b)为锁定时间扫描图，显示频率合成器在100us以内本振信号就锁定在2.4G。