在無線電接收系統中,有兩種主要的架構:超外差式接收機和零中頻接收機,兩種接收機都可以將調制RF信號轉換為基帶I/Q信號。
外差接收器
在外差接收機中,調制的RF信號經過一個混頻器將射頻信號轉換為中頻信號,然后中頻信號進入I/Q解調器,將調制的中頻信號解調為基帶信號。
圖1
在超外差接收機中,一般需要兩級混頻才能將調制的RF信號轉換到中頻。第一級混頻將RF信號轉換為高中頻信號,第二級混頻將高中頻信號轉換為低中頻信號,然后該信號進入I/Q解調器,將調制的中頻信號解調為基帶信號。
圖2
超外差接收器的優點
它將高頻信號轉換為低頻信號,因此所有處理都在低頻下進行,在較低頻率進行信號處理的成本會低。
與RF信號相比,很容易對中頻信號進行濾波。
與零差接收器架構相比,它具有更高的靈敏度。
外差使用了單級轉換,而超外差使用了雙級轉換,這種方式解決了使用單級轉換時可能出現的中頻信號混疊現象。
超外差接收器的缺點
需要額外增加本地振蕩器和RF混頻器將信號從RF轉換為IF,這增加了整個接收器的成本。
此外,還需要濾波器來消除本振泄漏和不希望的頻率分量,以防止產生鏡像頻率,這也增加了接收機的成本和復雜性。
零中頻接收機
在零中頻接收機中,我們不需要任何射頻混頻器。射頻調制信號直接在I/Q解調其中被轉換到基帶。
圖3
下圖描述了典型的I/Q解調器電路,該電路幾乎在所有調制解調器中使用,它將調制的IF/RF信號轉換為零頻率的基帶信號。為此需要選擇合適的頻率f0,其中W0 = 2*pi*f0,f0與載波信號頻率相同。
圖4
圖3和圖4描述了零中頻接收機的原理。信號首先進入LNA中放大,之后直接進入I/Q解調器將信號轉換為基帶(即直流信號)。如果RF頻率信號和LO頻率信號相等,則該電路用作鑒相器。換句話說,如果LO與輸入的載波頻率信號同相同步,則該接收器稱為零中頻接收機。
使用正交下變頻可獲得來自調制I/Q信號的最大信息。如圖4所示,首先將調制信號分成兩個通道,這兩個信號分別乘以A * sin(w0 * t)和A * cos(w0 * t),結果為I、Q的復信號(I + j * Q),該矢量信號的幅度為sqrt(I 2 + Q 2),相位為tan -1(Q / I)。
零中頻接收器的優點
它使用與發射RF頻率相同的LO頻率,因此,這是一個非常簡單的體系結構。
不像外差式接收器架構,它不需要額外的LO,混頻器和濾波器之類的組件,因此,零差接收機的成本比外差接收機的成本低。
零中頻接收器的缺點
零中頻接收機容易遭受LO泄漏的影響,在實際工程中該值應盡可能的低。