芯耀
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一、外差接收机中的镜像抑制
高侧注入（High-side injection）：
我们有一个信道，要进行下变频的话，得把这个信道和本振（LO）做混频。实现的方式有两种：第一种是把LO的频率（wLO）设得比目标信道的频率高，这叫高侧注入。就像下面的图显示的，高侧注入的时候，wLO比中心频率为w1的目标信道高。这时候中频频率（wIF）就等于wLO减去w1。这里说的“高侧”和“低侧”，指的就是本地振荡器的频率相对于目标信道的位置。
低侧注入（Low-side injection）：
在下变频的时候，如果把本振的频率（wLO）设成比目标信道频率低，这就叫低侧注入，如下图所示。在这两种注入方式里，目标信道的中心频率（w1）和本地振荡器频率的差值都等于中频频率（wIF）。所以这时候中频频率可以表示成wIF=w1-wLO。
镜像问题被认为是外差接收机的主要缺点或问题之一。
1、什么是镜像信号？
当蓝牙、GSM、WiFi等标准里有很多用户传输干扰信号时，就会产生镜像信号。所以频谱里这些不想要的其他信号，就叫镜像信号。
在下变频过程中，本振频率（wLO）得和目标信道的中心频率隔一个中频（wIF）的距离，但同时它还会和另一个叫镜像信号的频率（wim）保持一定间隔。
下变频时，镜像信号会叠加到目标频带上。所以当进行下变频操作时，镜像信号也会被下变频，结果就在目标信号上产生一个镜像副本。简单讲，任何和wLO相差wIF的信号都叫镜像信号。下变频之后，目标信号和镜像信号这两个信号都会被转换成同一信道的信号。
这些等式说明了镜像信号和LO混频后的结果，会得到两种频率成分：
用低通滤波器能衰减第一个信号（cos(wim + wLO)），但第二个信号（cos(wim - wLO)）的频率会等于中频（wIF），这个信号会被转换到目标频带，进而干扰甚至阻塞信道。
可以用滤波器来消除这种镜像信号，这类滤波器就叫镜像抑制滤波器。
情况1：
本例中可见wLO低于w1，属于低侧注入（low-side injection）。此时下变频后不会出现镜像干扰问题。镜像信号的位置取决于wLO的频率设置。
情况2：
如果将wLO设置在两个频率（-w2与-w1）之间。该情况同样不会产生本质问题，但由于下变频后镜像信号与目标信道极为接近，需要使用高Q值滤波器进行信道滤波。
情况3：
此情况是核心问题所在——wLO恰好位于镜像信号与目标信道的中间频率。下变频后，镜像信号将直接混入目标频带。由于wLO高于w1，这属于高侧注入（high-side injection）。
情况4：
如果wLO高于-w2，对镜像信号和目标信道均形成高侧注入。该情况下变频后镜像信号不会干扰信道，故不构成问题。
通过分析四种情况可知，仅情况3会产生严重问题——即当本地振荡器频率等于目标信道中心频率时，将导致镜像信号完全混叠。
二、镜像抑制与信道选择之间的权衡
1、理解中频（IF）选择中的权衡
在接收机的镜像抑制与信道选择之间存在权衡。因此，在选择LO（或载波）频率时存在两种方案，这意味着我们在选择IF频率时也有两种选择。
(1) 情况1：当wLO远离信道频率（即高中频）
本地振荡器频率的选择使其远离我们期望的信道频率（win）。下图显示，win与wLO有一定距离，这属于高端注入（WIF = WLO – Win）。由于两者差值较大，因此中频（WIF）会较高。
这种方法的优点：
当目标信道频率（win）和本振频率（wLO）离得比较远时，镜像抑制能力最强，而且不需要高Q值滤波器。因为镜像信号（wim）的频率和wLO的差值等于中频wIF，所以镜像信号会出现在离wLO很远的地方。这方法的主要好处就在镜像抑制上：镜像信号离目标信道远，滤波器不用做成高Q值的。目标信道频率（win）和镜像信号频率（wim）差了2倍的wIF（这个数值很大），这就给滤波器设计留了足够的频率间隔去彻底抑制镜像信号——一方面镜像信号离信道远，另一方面带通滤波器能在这个频点做到高衰减。
这种方法的缺点：
中频（wIF）太高会让信道选择变得困难。一个频段里的信道间距通常很近，要从频段里选出目标信道，就得用高Q值滤波器。但工作在高频段时，高Q值滤波器很难设计，这就导致信道选择能力变差了。
(2) 情况2：当wLO接近信道频率（即低中频）
本地振荡器频率的选择使其接近期望信道频率（win）。
这种方法的优点：
由于wLO接近期望信道频率（win），中频（wIF）较低。此时，由于工作在较低频率，高Q值滤波器易于设计。如图所示，win与wLO接近，因此滤波器可设计为高Q值且陡峭，从而有效选择并过滤出期望信道。
这种方法的缺点：
镜像信号（wim）将出现在接近信道频率的位置（因为镜像与信道的频率差为2wIF），导致无法通过滤波器完全抑制镜像信号。此时滤波器的Q值只能设计为中等或较低。
三、如何消除超外差接收机中的镜像信号
镜像信号的频率和目标频段离得挺近，但又在频段外面。所以要想从目标信道里把镜像信号去掉，可以用一种叫镜像抑制带通滤波器的器件。不过因为咱们是在射频频段工作，这种滤波器的Q值不会特别高。就像下面的图显示的，带通滤波器能用来选目标信道，同时衰减镜像信号。
1、为什么镜像抑制滤波器要放在LNA之后？
镜像抑制滤波器要放在LNA后面，这是因为滤波器本身会产生噪声。要是把它放在LNA前面，滤波器产生的噪声就会被LNA放大，进而影响接收机的噪声系数。要知道，在级联系统里，第一级的噪声影响比后面各级都大，后面各级的噪声会被第一级的增益削弱，反映到接收机前端时影响就没那么大了。
如果把镜像抑制滤波器放在LNA前面，接收机输入端的噪声就会增加。天线接收的信号本身因为环境衰减很微弱，需要放大，这时候噪声增加就会降低信噪比（SNR）。
而把镜像抑制滤波器放在LNA后面，它产生的噪声会被LNA的增益削弱。因为LNA先把微弱的信号放大了，后面滤波器的噪声相对于放大后的信号来说，影响就变小了，这样就能减少滤波器对整体噪声的贡献。
2、带通滤波器（BPF）能否实现镜像抑制？
滤波器设计有个问题：它的绝对带宽是有限的。镜像信号虽然在频带外面，但离频带特别近。带通滤波器确实能做滤波，但因为带内损耗很关键，它的选择性和带外衰减没办法完全滤掉镜像信号。这就意味着带通滤波器能在一定程度上衰减镜像信号，但没法彻底消除。而且带通滤波器的品质因数（Q值）比较低，所以衰减效果不太理想。
当输入信号频率转换到中频时，带宽会变窄，SNR能提高。所以频率越低，性能越好。
3、如果没有镜像信号，是否还需要镜像抑制滤波器？
没错，就算期望频带里没有镜像信号，还是得用镜像抑制滤波器，因为频谱里有热噪声。像下面图里画的，期望信道里有信号频率win，镜像频率在2win−wLO的位置。但就算没有镜像信号，热噪声也一直都在，而且它的功率谱密度（PSD）在所有频率上都是固定的。
要是不用镜像抑制滤波器，热噪声就会和本地振荡器频率wLO混频，镜像频率处的噪声就会和win处的噪声一起被转到中频wIF。这样一来，信道和镜像频率的噪声就会同时干扰我们，IF的SNR就会降低。
所以，用镜像抑制滤波器能对噪声进行整形和抑制。
总结一下
外差接收机中的镜像抑制是确保信号接收质量的关键。高侧与低侧注入方式影响镜像信号位置，高侧注入易受镜像干扰。镜像抑制与信道选择间存在权衡，高中频利于镜像抑制但信道选择难，低中频则相反。
镜像抑制滤波器置于LNA后以减少噪声影响，带通滤波器虽能衰减镜像信号但效果有限。此外，即便无镜像信号，镜像抑制滤波器仍必要，以抑制热噪声，维持中频信噪比。因此，需综合考量多种因素，优化接收机设计。
