- 零中频架构在无线电设计中的优势

虽然图示并不直观，但通过更改本振，零中频接收器也可覆盖范围非常宽的射频频率。零中频收发器可提供真正的宽带体验，典型连续覆盖范围从数百MHz到约6 GHz。不使用固定滤波器，可以实现真正灵活的无线电，结果可以极大地减少，甚至可能消除在开发无线电设计频段变体方面的投入。得益于灵活的数字化器和可编程的基带滤波器，零中频设计不但能实现高性能，还具有极大的灵活性，既能支持范围超宽的频率和带宽，也能维持近乎平坦的性能，而且无需针对每种配置优化模拟电路（如滤波器）—可谓名符其实的软件定义无线电 (SDR) 技术。与此同时，这种方法也会大幅减小尺寸，因为它为必须覆盖多个频段的应用消除了原本需要的滤波器组。在一些情况下，可以完全消除射频滤波器，成就完全意义上的宽带无线电，根据不需要更改频段。通过消除部分器件、集成其他器件，可以大幅减小零中频设计所需要的PCB尺寸，不但简化了频段高速过程，还能减少有必要更改尺寸时投入的精力。

最小的尺寸

通过直接比较这些架构的PCB面积（图3和图4）可知，对于双接收路径，在合理实现方式下，中频采样和零中频采样的PCB面积分别为2880mm2 (18 mm × 160 mm)，和1434 mm2(18 mm × 80 mm) 。如果不算可能消除的射频滤波器和其他简化设计，2零中频架构有可能比当前的中频采样技术减少最高达50%的无线电尺寸。未来的设计有可能通过额外的集成，使尺寸再减少一倍。

 

图3. 典型的中频采样布局

 

图4. 典型的零中频采样布局

最低成本

直接从物料清单来看，从中频采样系统转向零中频架构可节省33%的物料。成本分析始终都是非常困难的。然而，深入考察图1和图2可知，许多分立式元件均已消除，包括中频和抗混叠滤波元件，并且混频器和基带放大器均已集成。不明确的是，由于零中频接收器本身具有传统中频采样架构不具备的带外抑制功能，所以，整体外部滤波要求就大幅降低了。零中频架构中两个元件促成了这一结果。第一个元件是有源基带滤波器，该滤波器同时具备带内增益和带外抑制功能。第二个元件是高采样速率低通Σ-Δ转换器，用于对I/Q信号进行数字化。有源滤波器减少了带外元件，而ADC的高采样速率则使混叠点提高到足够高的频率，从而消除了外部抗混叠滤波元件的必要性（因为有源滤波器已经充分地抑制了信号）。

图5. 有源基带滤波器与ADC

通过把基带信号施加到有源滤波器上，如图5所示，可以滚降高频内容。然后，ADC对来自低通滤波器的任何残余输出信号进行数字化和最终滤波。级联结果如图6所示。此图所示为在有源滤波器和Σ-Δ ADC复合效应作用下的典型接收器性能。这里展示的是带内和带外功率灵敏度降低3 dB的典型情况。注意，在不使用任何外部滤波元件的情况下，带外性能有所改善。

为了获得类似的性能水平，中频采样接收器采用分立式中频滤波元件（如SAW技术）来实现选择性和带外信号保护功能，以防止宽带信号混叠和噪声混叠回频段等问题。中频采样架构还必须采取其他无用混频器项的保护措施，包括半中频项，该项会提高射频和中频滤波要求并限制采样速率和中频规划。零中频架构不存在这种频率规划限制。

图6. 典型的零中频带外抑制

根据设计和应用的不同，这种原生抑制功能可以降低或消除外部射频滤波要求。通过省去这些元件可以直接节省成本，因为根据类型的不同，外部射频滤波器可能比较昂贵。另外，移除这些损耗性的器件有助于消除射频增益级，结果不但能节省成本，同时还能降低功耗、提高线性度。所有这些都可进一步增强分区和智能集成的优势。