由于新型組件的出現(xiàn),我們需要對(duì)接收器架構(gòu)進(jìn)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(jì) 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(yīng)用中是很普遍，例如城市無線電臺(tái)。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(duì)蜂窩服務(wù)提供商更有吸引力。然而，處理 DC 偏移等固有問題導(dǎo)致了軟件的復(fù)雜性，因此硬件的簡單性被軟件的復(fù)雜性抵消了。本文將探究人們對(duì)硬件差別的感覺以及硬件差別的現(xiàn)實(shí)情況，以探索易用的硬件方案，而對(duì)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(jī)、平板電腦以及其他設(shè)備取得的巨大進(jìn)步引起的。這種情況已經(jīng)導(dǎo)致了技術(shù)要求的提高，同時(shí)還迫使供應(yīng)商要降低成本。新式基站有很多形式，從傳統(tǒng)的機(jī)架式設(shè)備到僅需幾瓦功率就能運(yùn)行的更小單元都有。在纖巧的基站中支持多個(gè)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(hào)與本機(jī)振蕩器 (LO) 信號(hào)混合，產(chǎn)生一個(gè)中頻 (IF) 信號(hào)，然后對(duì)中頻信號(hào)解調(diào)。LO 頻率相對(duì)于 RF 載波頻率有一定的偏移，從而產(chǎn)生了該信號(hào)的鏡像信號(hào)。IF 信號(hào)通過濾波器，而其他所有鏡像信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，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(duì)于所接收的信號(hào)頻率沒有偏移，而是等于所接收信號(hào)的頻率。信號(hào)混頻器被兩個(gè)混頻器取代，一個(gè)接收 RF 信號(hào)和 LO 信號(hào)，另一個(gè)接收 RF 信號(hào)和正交 LO 信號(hào)。結(jié)果得到了被兩個(gè)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?yàn)閮H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(jìn)，同時(shí)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(jìn)，以允許帶寬更寬的信號(hào)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(gè)降頻轉(zhuǎn)換級(jí)。隨著混頻器和濾波器技術(shù)的改進(jìn)，多個(gè)級(jí)逐步合并，現(xiàn)在一個(gè)典型的超外差式接收器在模擬部分僅有一個(gè)頻率轉(zhuǎn)換級(jí)，同時(shí)在數(shù)字信號(hào)處理器中僅采用一個(gè)數(shù)字降頻轉(zhuǎn)換級(jí)。

　　直接轉(zhuǎn)換架構(gòu)的另一個(gè)吸引人的地方是低通濾波。超外差式架構(gòu)在 IF 需要一個(gè)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(dāng)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(jìn)，但是低通濾波器仍然被認(rèn)為更有吸引力。