由于新型組件的出現(xiàn),我們需要對接收器架構(gòu)進行硬件比較

　　超外差式無線電接收器架構(gòu)和直接轉(zhuǎn)換 (零差式或零中頻) 無線電接收器架構(gòu)之間的競爭可以一直追溯到 20 世紀 30 年代。就特定類型的設(shè)備而言，每種架構(gòu)都有自己的優(yōu)勢。超外差式架構(gòu)在蜂窩基站中很流行，而直接轉(zhuǎn)換在軟件定義無線電應用中是很普遍，例如城市無線電臺。直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)的硬件很簡單，與超外差式架構(gòu)相比，前者成本更低、功耗更低、需要更少的電路板空間，而超外差式架構(gòu)對蜂窩服務提供商更有吸引力。然而，處理 DC 偏移等固有問題導致了軟件的復雜性，因此硬件的簡單性被軟件的復雜性抵消了。本文將探究人們對硬件差別的感覺以及硬件差別的現(xiàn)實情況，以探索易用的硬件方案，而對軟件問題則略而不談。

　　蜂窩網(wǎng)絡(luò)上傳送的數(shù)據(jù)像海嘯一樣洶涌奔騰，這是由利用這類頻段訪問互聯(lián)網(wǎng)的智能手機、平板電腦以及其他設(shè)備取得的巨大進步引起的。這種情況已經(jīng)導致了技術(shù)要求的提高，同時還迫使供應商要降低成本。新式基站有很多形式，從傳統(tǒng)的機架式設(shè)備到僅需幾瓦功率就能運行的更小單元都有。在纖巧的基站中支持多個通道所需的電路采用了多種集成方法?？紤]到最近的發(fā)展，超外差式硬件和直接轉(zhuǎn)換硬件之間的差別究竟有多大?

　　基本架構(gòu)的回顧

　　按照大多數(shù)人的說法，Edwin Armstrong 在 1918 年發(fā)明了超外差式接收器架構(gòu)。在這類常見的接收器中，射頻 (RF) 信號與本機振蕩器 (LO) 信號混合，產(chǎn)生一個中頻 (IF) 信號，然后對中頻信號解調(diào)。LO 頻率相對于 RF 載波頻率有一定的偏移，從而產(chǎn)生了該信號的鏡像信號。IF 信號通過濾波器，而其他所有鏡像信號都被濾波器抑制掉了。在新式接收器中，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 將 IF 信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后在數(shù)字域解調(diào) (參見圖 1)?！　?/p>

 

　　幾年以后，作為超外差式接收器的一種替代產(chǎn)品，開發(fā)出了直接轉(zhuǎn)換接收器。然而，與超外差式接收器不同，在直接轉(zhuǎn)換接收器中，LO 頻率相對于所接收的信號頻率沒有偏移，而是等于所接收信號的頻率。信號混頻器被兩個混頻器取代，一個接收 RF 信號和 LO 信號，另一個接收 RF 信號和正交 LO 信號。結(jié)果得到了被兩個基帶 ADC 轉(zhuǎn)換器數(shù)字化的解調(diào)輸出 (參見圖 2)。換句話說，中頻是零。濾波需求得到了簡化，因為僅需要低通濾波器，而不像超外差式接收器那樣使用帶通濾波器?！　?/p>

 

　　硬件的演變

　　在過去幾十年中，無論哪一種架構(gòu)都取得了持續(xù)改善。所有集成電路 (IC) 組件的性能都在不斷改進，同時消耗的功率越來越低，需要的印刷電路板 (PCB) 面積越來越小。ADC 的分辨率和采樣率也已經(jīng)改進，以允許帶寬更寬的信號和更高的輸入頻率。

　　直接轉(zhuǎn)換接收器早期的吸引力是單頻率轉(zhuǎn)換至基帶。在過去幾十年中，超外差式接收器一直使用多個降頻轉(zhuǎn)換級。隨著混頻器和濾波器技術(shù)的改進，多個級逐步合并，現(xiàn)在一個典型的超外差式接收器在模擬部分僅有一個頻率轉(zhuǎn)換級，同時在數(shù)字信號處理器中僅采用一個數(shù)字降頻轉(zhuǎn)換級。

　　直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)的另一個吸引人的地方是低通濾波。超外差式架構(gòu)在 IF 需要一個帶通濾波器。在很多情況下，帶通濾波器采用高階或表面聲波 (SAW) 型。SAW 濾波器需要密封封裝，常常相當大而且很昂貴。盡管在 SAW 濾波器技術(shù)及封裝領(lǐng)域已經(jīng)有了很大改進，但是低通濾波器仍然被認為更有吸引力。