收发信机基础知识——邻道选择性（ACS）指标解析

一、简介

邻道选择性（Adjacent Channel Selectivity，ACS）是衡量无线电接收机的一种能力——当旁边频道或频率上有其他信号时，它能不能正常接收目标频道或频率上的信号。

邻道选择性的定义是：接收机滤波器对目标频道（频率）的衰减，和对邻道（频率）的衰减之比，即：

ACS=干扰信号强度-期望信号强度

在无线通信系统中，相邻信道之间通常有个保护带，就是一小段频率间隔，用来防止信号重叠。但因为各种因素，比如干扰、多径传播，还有滤波器不够理想之类的，无用信号还是可能窜到相邻信道里，干扰有用信号。而ACS就是衡量接收机能不能挡住这些无用信号，同时让有用信号保持高信噪比的能力。

ACS通常用有用信号功率和相邻信道干扰信号功率的比值来表示，这个比值叫邻道选择性比。比值越大，说明ACS性能越好。

有几个因素会影响ACS，包括接收机的滤波特性、信道间隔，还有干扰信号的功率和频率偏移。下面就来详细说说这些因素。

二、接收机滤波特性

接收机的滤波器是决定ACS性能的关键部件，它的作用是把有用信号和相邻信道的无用信号分开，其频率响应会决定对相邻信道信号的衰减程度。

理想情况下，滤波器应该能大幅衰减相邻信道的信号，同时在有用信号的通带里保持平坦的响应。但实际中很难做到，因为滤波器设计有局限、制造有误差，还有环境条件的影响。滤波器不够完美，就会让无用信号窜进来，降低ACS性能。

接收机的滤波器性能，是决定ACS好坏的关键，接下来来我们具体讲讲滤波器相关性能指标。

1、无线电接收机的滤波器参数

有不少不同的滤波器参数可以用来定义滤波器性能，进而体现邻道选择性，比如：

- 阻带

-?通带

-?带内波纹

-?阻带波纹

-?形状因子

-?响应模板

-?输入输出阻抗

-?互调

（1）滤波器参数

邻道选择性主要和滤波器性能相关，任何滤波器都有两个核心关注点：

通带：就是滤波器允许信号通过的频率范围。

阻带：就是滤波器阻止无用信号继续进入接收机内部的频率范围，这直接决定了邻道选择性的抑制能力。

下面的图展示了滤波器的理想响应：通带和阻带之间能瞬间过渡，通带里滤波器没有任何损耗，阻带里则完全不让信号通过。

上面说的那种响应能带来理想的邻道选择性，但实际上根本做不到。

（2）理想滤波器的响应

现实中，没办法做出这种特性的滤波器，实际的响应更像下面图里那样。从图里能明显看出好几处不一样：首先，通带里会有一定损耗；其次，响应不会瞬间快速下降；再者，阻带衰减就算很大，也不是无限的；最后，还能看到通带里有一些波纹。决定邻道选择性的，主要是通带和阻带之间的响应差异，还有就是从通带到阻带的衰减速度。

大多数滤波器的通带衰减通常都比较小。典型的晶体滤波器，衰减一般在2到3dB左右。好在这问题不难解决，在中频部分加一点点额外放大就行，所以这个参数一般不会写进接收机的规格里。

能看出来，滤波器的响应不会一下子掉到底，所以得明确通带的范围。对接收机来说，通带就是响应衰减6dB（也就是下降6dB或-6dB）的两个点之间的带宽。

阻带也有定义。大多数无线电接收机的滤波器，阻带从响应衰减60dB的点开始算，不过还是得看看具体规格，有些滤波器可能没这么好，有时候阻带也会按衰减50dB来定义。

（3）滤波器的形状因子

滤波器出了通带之后，衰减越快达到最终的抑制水平就越好，这一点很重要，对邻道选择性来说是个关键参数。要是响应下降得不够快，邻道信号可能就得不到足够的衰减。

理想情况下，响应下降得越快越好。为了衡量这一点，有些滤波器会用到“形状因子”这个参数。简单说就是通带带宽和阻带带宽的比值。比如一个滤波器，-6dB处的通带带宽是3KHz，-60dB处的阻带带宽是6KHz，那它的形状因子就是2:1。这个数值要有意义，还得同时标出两个衰减值，所以完整的形状因子规格应该是6/60dB下2:1。

（4）滤波器的类型

接收机里能用的滤波器有好几种。老式的广播收音机用的是LC滤波器，接收机里的中频变压器是可调的，通过调节里面的可动磁芯就能改变每个变压器的谐振频率。

现在陶瓷滤波器用得更普遍，它是基于压电效应工作的。输入的电信号通过压电效应转换成机械振动，这些振动会受到陶瓷晶体机械谐振的影响，之后机械振动又转回电信号，所以陶瓷晶体的机械谐振会影响电信号。陶瓷的机械谐振Q值很高，反映到电滤波器上，性能也就很好，这样就能很容易做出高Q值的滤波器。

陶瓷滤波器很便宜，有的只要几毛钱，不过也有高性能的型号。

要是需要特别好的滤波性能，就会用晶体滤波器。晶体是用石英做的，石英是天然的硅矿石，不过现在的元件一般用人工培育的石英。这种晶体也利用压电效应，工作原理和陶瓷滤波器一样，但Q值更高，选择性也好得多。作为一种谐振元件，它能用到很多本该用LC谐振元件的地方，比如振荡器——很多电脑里都有晶体振荡器，同时也广泛用于高性能滤波器。

通常晶体滤波器由好几个单独的晶体组成，常说一个滤波器有多少“极点”，一个晶体就是一个极点，所以六极晶体滤波器就包含六个晶体，以此类推。很多业余通信接收机用的滤波器，不是六极就是八极的。

当然通信中接收机使用的滤波器通常是SAW或者BAW，具体可以参考射频基础知识---SAW和BAW滤波器的区别。

- 声表滤波器（SAW）：利用压电材料表面传播的声波，通过叉指换能器激发和接收，频率受材料和结构限制。特点：成本低、适合中低频，带宽较宽，但高频损耗大、温度稳定性一般。

- 体表滤波器（BAW）：声波在压电材料内部纵向振动，靠上下电极反射形成驻波。特点：高频性能优、损耗小、温度稳定性好，适合5G等高频场景，但成本较高、带宽相对窄。

（5）选对滤波器带宽

给特定类型的信号选对带宽很重要。带宽显然不能太宽，不然信道外的无用信号就会通过滤波器；反过来，带宽太窄的话，有用信号的一部分会被滤掉，导致失真。

不同的传输方式占用的频谱带宽不一样，所以滤波器的带宽得根据接收的传输类型来定。很多接收机都会根据不同的传输类型切换不同的滤波器，可能是随模式切换自动进行，也可能通过单独的滤波器开关来操作。

不管是短波通信、移动通信（手机）、Wi-Fi，还是其他任何无线或无线电通信，邻道选择性对接收机来说都很重要。系统中无线电设备的邻道选择性，会决定它的很多性能，尤其是在附近信道或频率有信号时的工作状态。

三、信道间隔

信道间隔就是两个相邻信道之间的频率差距。一般来说，间隔越宽，ACS性能越好。因为间隔宽了，保护带就大，信号重叠和干扰的可能性就小。

不过，信道间隔宽了，频谱效率会降低，因为在一定的频段里塞不下那么多信道了。所以得在ACS性能和频谱效率之间做个平衡。

四、干扰信号的功率和频率偏移

干扰信号的功率和频率偏移也会影响ACS性能。干扰信号的功率反映了它相对于有用信号的强度，功率越大，接收机就越难把它挡住，也就越难让有用信号保持高信噪比。

频率偏移指的是干扰信号和有用信号之间的频率差。偏移越大，接收机越容易区分并挡住干扰信号。但实际中，频率偏移往往很小，干扰信号可能离有用信号的频率很近，这就很难把两者区分开了。

举个例子

上图中红色曲线代表接收机的滤波特性，体现对不同频率信号的衰减 / 通过能力——频率在“滤波器通带”内，信号衰减小；偏离通带（如邻道），衰减急剧增大。

滤波器对目标信号频段（通带内） 信号的平均衰减AdB，反映滤波器通带的“信号损耗”。滤波器对邻道信号的平均衰减能力BdB，即邻道信号经过滤波器后被削弱的程度。

ACS=A?BdB，体现接收机区分“目标信道”与“邻道干扰”的能力——数值越大，对邻道干扰的抑制效果越好，通信质量越稳定（比如减少邻道干扰导致的误码、信号失真）。

五、什么是阻塞（Blocking）

阻塞干扰和信道抑制有点像，通常是在更大的频率偏移下测量的，比如±5Mhz、±10Mhz这种。一般测量的时候，会用一个未调制的信号作为干扰源。系统能不能很好地“无视”无线局域网或者其他发射机，这和接收机的选择性有关系。

举个例子

上图绿色区域为我们需要接收到的有用信号，红色部分是来自WLAN的干扰信号（Blocking Signal），并且他们相距5Mhz。

假设有两颗芯片Chip A和Chip B，Chip A的灵敏度（Sensitivity）为-100dbm，对干扰信号的抑制27db。Chip B的灵敏度（Sensitivity）为-97dbm，对干扰信号的抑制55db。而干扰信号WLAN的强度为-80dbm，那么Chip A芯片在有干扰的情况下能接收到的干扰信号=-80dbm-27db=-107dbm，而Chip A芯片的灵敏度是-100dbm，所以其不会影响到Chip A芯片对有用信号的解调。同样的道理，对于Chip B芯片来讲，其灵敏度=-97dbm，其接收到的干扰信号=-80dbm-55db=-135dbm，远远低于其灵敏度，所以也不会干扰其对有用信号的解调。

当然如果WLAN信号更大一些的话，经过上面计算超过了Chip A或者Chip B的灵敏度，就会影响它们对有用信号的解调。

简单说，这是通信芯片研发/选型中，验证接收机抗干扰能力（阻塞特性） 的典型案例——我们需要通过对比不同芯片在相同干扰下的表现，判断谁更适合复杂电磁环境（比如多 Wi-Fi设备的场景 ）。