零中频接收机的技术挑战及解决方案

2. 直流偏置(DC-offset)

由于零中频接收机转换带宽信号到零中频，大量的偏置电压会恶化信号，更严重的是，直流偏置信号会使混频后级饱和，如饱和中频放大器，ADC等。

为了理解直流偏置的起源和影响，我们可以参照图四的接收通道进行说明。

如图四（a）所示, 本振口，混频器口，LNA之间的隔离度不好，Lo(本振信号)可以直接通过LNA和混频器，我们叫做”本振泄露”, 这种现象是由于芯片内部的电容及基底耦合的，耦合的Lo信号经过LNA到达混频器，和输入的Lo信号混频，叫做”自混频”，这样会在 C 点产生直流成分；近似的情况如(b),从 LNA出来的信号耦合到混频器的本振输入口，从而产生了直流分量；

为了保证ADC能够采样出射频端口微伏级的电压，通常需要整个链路增益在100dB以上，其中25-30dB的增益来自LNA和混频器的贡献。

基于如上分析，对于自混频产生的直流偏置，我们可以做一个大概的估算，假设混频器的Lo输入信号为0.63Vpp(等同于在50ohm系统中的0dBm)，通常情况下是-6dBm--+6dBm，假设隔离度为60dB，所以图五(a)，考虑到30dB的射频增益，混频器的输出直流信号大概为10mVpp，在现代通信系统中，在LNA输入的有用信号可以低至30uVrms, 为了能够采样有用信号，需要中频放大70dB左右，10mV的直流电压也会放大70dB，会导致混频器后的基带放大器器件饱和，产生失真，即使基带放大器是理想的放大器，也需要一个超高动态范围的ADC才能解决直流偏置问题，而这种动态范围的ADC在实际上是不可实现的。