什么是零中頻信號 零中頻與直采的區(qū)別在哪兒？

什么是零中頻信號？零中頻，即直接變頻，零中頻就是信號直接由RF變到基帶，不經(jīng)過中頻的調(diào)制解調(diào)方法。而傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)方式是無線電信號RF（射頻）進入天線，轉(zhuǎn)換為IF （中頻），再轉(zhuǎn)換為基帶（I，Q信號）。而零中頻就是信號直接由RF變到基帶，不經(jīng)過中頻的調(diào)制解調(diào)方法。

一般零中頻有兩個特點是：

1、沒有鏡頻干擾，不需要片外高Q值的帶通濾波器，所以很容易實現(xiàn)單片集成。

2、存在直流偏差、本振泄漏等問題。

行業(yè)內(nèi)一般認為射頻直接采樣是針對ADC采樣架構而言的，零中頻是針對接收機變頻處理架構而言的。射頻直接采樣一般不經(jīng)過變頻處理，ADC芯片直接采集射頻信號。而零中頻則需要變頻，將射頻信號進行表變頻后至基帶，處于第一奈奎斯特采樣區(qū)域進行采樣。

零中頻接收機本振頻率(LO)和射頻信號頻率(RF)相等，鏡像頻率也就是信號頻率本身。不存在鏡像頻率干擾的問題，原超外差接收機結(jié)構中的鏡像抑制濾波器及中頻濾波器都可以省略。這樣一方面取消外部元件，有利于系統(tǒng)的單芯片實現(xiàn)。

如圖所示，混頻器后面是一個模擬低通濾波器，該濾波器作為通道選擇濾波器和AD前端的抗混疊濾波器。如果接收機的通道選擇性完全由該濾波器實現(xiàn)，那么要求該濾波器的截止頻率為信號帶寬的一半，以有效抑制鄰道和更遠端的信道干擾。

由于該濾波器工作在低頻，因此可以用有源模擬濾波器實現(xiàn)，注意上下兩個分支幅度響應匹配。有源模擬濾波器相對于超外差接收中的無源中頻濾波器輸入動態(tài)范圍有限，并且阻帶衰減有限。

零中頻架構的還有一個很容易被忽視的特點，基帶輸入放大器通常構造為一個有源低通濾波器，其作為集成模擬濾波器運行，這大大減輕了模擬濾波器的負擔。結(jié)合片內(nèi)抽取濾波，它還能用作可編程通道濾波器，消除比奈奎斯特相關信號更近的信號。此外，零中頻接收機內(nèi)的采樣器件通常包括反饋，可提供額外的帶外抑制。

實際上，這意味著無線電的帶外區(qū)域比帶內(nèi)區(qū)域具有更大的滿量程范圍。正如圖3中的簡化圖所示，零中頻無線電本質(zhì)上對帶外信號具有良好的容忍度。圖中的縱軸表示相對于帶內(nèi)的會導致靈敏度下降3 dB的輸入功率水平，它表明帶內(nèi)信號本身對帶外信號具有容忍度，這是其他架構所沒有的。

零中頻接收機結(jié)構雖然減小鏡像信號抑制問題，但同時帶來了其他問題。這些問題主要是由于輸入信號的放大組要集中在基帶。這些問題包括：

接收機的偶次非線性失真

本振泄露和直流偏置

直流偏置

Flicker噪聲

射頻直采方案

直采方案如上圖所示，RF經(jīng)過濾波器、LNA、直接進入ADC進行采樣變換。

直接RF采樣的主要優(yōu)點是簡化了RF信號鏈，降低了每個通道的成本以及通道密度。基于直接RF采樣架構的儀器由于使用的模擬組件較少，因此外形尺寸通常更小，功率效率更高。如果構建的是高通道數(shù)系統(tǒng)，直接RF采樣可以減少系統(tǒng)的占地面積和成本。在構建完全有源的相控陣雷達等系統(tǒng)時，這一點尤其重要，因為這些雷達通過對來自多達數(shù)百甚至數(shù)千個天線發(fā)射的信號進行移相來形成波束。 由于同一系統(tǒng)包含有多個RF信號發(fā)生器和分析儀，因此每個通道尺寸和成本便成為一個重要的考量因素。

除了尺寸、重量和功率（SWaP）減小之外，簡化的架構還可消除RF儀器本身內(nèi)部可能的噪聲、映像和其他誤差來源，例如LO泄漏和正交減損。

其次，直接RF采樣架構還可以簡化同步。例如，要實現(xiàn)RF系統(tǒng)的相位一致性，必須同步RF儀器的內(nèi)部時鐘和LO。在不需要LO的直接采樣中，只需關注器件的時鐘同步即可。同樣，對于需要多個相位相干RF接收器的相控陣雷達應用中，直接采樣架構是簡化設計的有效選擇。

最后，直接RF采樣可實現(xiàn)高速跳頻。零中頻架構中鎖相環(huán)的實現(xiàn)在模擬電路，一般鎖相環(huán)電路鎖定時間在50us左右，加上數(shù)據(jù)加載一級業(yè)務處理，一般就只能實現(xiàn)在千跳級別。

RF采樣的頻率源實現(xiàn)是數(shù)字域的，沒有硬件的限制，它的跳頻可以實現(xiàn)萬跳級別。

結(jié)論

總之，零中頻和射頻采樣架構都能提供出色的能力。然而，如果目標是優(yōu)化成本、重量和尺寸，那么零中頻架構在多個方面勝出。

審核編輯：劉清