1 、基本(běn)架構框图(tú)
零(líng)中頻架構是目前(qián)主(zhǔ)流的(de)一(yī)種(zhǒng)通(tòng)信收(shōu)發(fà)機(jī)架構，广泛應(yìng)用(yòng)于(yú)多(duō)種(zhǒng)通(tòng)信平台。本(běn)文(wén)对(duì)零(líng)中頻架構工作(zuò)原理(lǐ)進(jìn)行介紹，使用(yòng)matlab软(ruǎn)件(jiàn)对(duì)零(líng)中頻架構進(jìn)行簡单建模分(fēn)析，希望对(duì)工程师(shī)了(le)解(jiě)零(líng)中頻架構有(yǒu)一(yī)定(dìng)幫助。
图(tú) 1 零(líng)中頻架構原理(lǐ)框图(tú)
上(shàng)图(tú)为(wèi)零(líng)中頻架構的(de)基本(běn)变頻原理(lǐ)，相較于(yú)超外(wài)差收(shōu)發(fà)器，零(líng)中頻架構的(de)電(diàn)路(lù)結構更(gèng)簡单，不(bù)需要(yào)設計(jì)过(guò)多(duō)的(de)高(gāo)成(chéng)本(běn)濾波(bō)器，PCB尺(chǐ)寸(cùn)更(gèng)小，成(chéng)本(běn)更(gèng)低(dī)。但是，零(líng)中頻架構性(xìng)能(néng)更(gèng)多(duō)依賴软(ruǎn)件(jiàn)校(xiào)準过(guò)程。典型的(de)零(líng)中頻架構集成(chéng)芯片(piàn)包(bāo)括AD9361、AD9371、ADRV9009等産品。
2 、工作(zuò)原理(lǐ)
2.1、數學(xué)模型
以(yǐ)發(fà)射为(wèi)例，零(líng)中頻架構的(de)中頻信号(hào)为(wèi)基带(dài)信号(hào)，只(zhī)需要(yào)一(yī)次(cì)变頻就(jiù)能(néng)實(shí)現(xiàn)收(shōu)發(fà)功能(néng)，将中頻信号(hào)分(fēn)为(wèi)相位(wèi)相差90°的(de)i、q两(liǎng)路(lù)，如(rú)图(tú)1中的(de)信号(hào)x，分(fēn)为(wèi)了(le)xi和(hé)xq，分(fēn)别與(yǔ)两(liǎng)路(lù)相位(wèi)相差90°的(de)本(běn)振（图(tú)1中的(de)loi和(hé)loq）混頻。然后将輸出的(de)yi、yq信号(hào)合成(chéng)一(yī)路(lù)輸出信号(hào)。
▲如(rú)果(guǒ)信号(hào)x直(zhí)接单路(lù)混頻会(huì)出現(xiàn)怎樣(yàng)的(de)輸出呢？
以(yǐ)發(fà)射为(wèi)例，假設中頻信号(hào)x表(biǎo)示为(wèi)：
x=cos(wt)
本(běn)振lo表(biǎo)示为(wèi)：
lo=cos(wct+θ)
根(gēn)據(jù)積化(huà)和(hé)差公(gōng)式：cos(α)*cos(β) = 0.5*cos(α+β) + 0.5*cos(α-β)，混頻后的(de)信号(hào)y可(kě)表(biǎo)示为(wèi)：y=x*lo=0.5cos[(wc+w)t +θ]+ 0.5cos[(wc-w)t +θ]
可(kě)以(yǐ)看(kàn)出，輸出信号(hào)中包(bāo)含的(de)頻率分(fēn)量(liàng)为(wèi)wc+w、wc-w，其中一(yī)个(gè)是輸出信号(hào)，另(lìng)一(yī)个(gè)是鏡(jìng)像。在(zài)超外(wài)差架構中，由(yóu)于(yú)中頻信号(hào)x为(wèi)带(dài)通(tòng)信号(hào)，wc+w、wc-w两(liǎng)个(gè)頻率相隔較遠(yuǎn)，可(kě)以(yǐ)使用(yòng)濾波(bō)器濾除，但是零(líng)中頻架構中，中頻信号(hào)x为(wèi)基带(dài)信号(hào)，wc+w、wc-w两(liǎng)个(gè)頻率都處(chù)在(zài)带(dài)內(nèi)，無法(fǎ)通(tòng)过(guò)濾波(bō)器来(lái)濾除，所(suǒ)以(yǐ)需要(yào)使用(yòng)到(dào)i、q两(liǎng)路(lù)信号(hào)分(fēn)别变頻的(de)方(fāng)式實(shí)現(xiàn)。
假設中頻信号(hào)x表(biǎo)示为(wèi)：x=Acos(wt)，分(fēn)为(wèi)相位(wèi)相差90°的(de)i、q信号(hào)，表(biǎo)示为(wèi)：
xi = A/2cos(wt)、xq = A/2cos(wt-π/2)
本(běn)振信号(hào)lo表(biǎo)示为(wèi)：lo=Bcos(wct+θ)，分(fēn)为(wèi)相位(wèi)相差90°的(de)i、q信号(hào)，表(biǎo)示为(wèi)：
loi=B/2cos(wct+θ)、loq=B/2cos(wct+θ-π/2)
xi信号(hào)與(yǔ)loi信号(hào)混頻（相乘），輸出信号(hào)为(wèi)yi，表(biǎo)示为(wèi)：
yi = xi·loi = AB/4cos(wt) cos(wct+θ)
= AB/4[cos(wct+θ+wt)+ cos(wct+θ-wt)]
xq信号(hào)與(yǔ)loq信号(hào)混頻（相乘），輸出信号(hào)为(wèi)yq，表(biǎo)示为(wèi)：
yq = xq·loq = AB/4cos(wt-π/2) cos(wct+θ-π/2)
=AB/4[cos(wct+θ-π/2+wt-π/2)+ cos(wct+θ-π/2-wt+π/2)]
= AB/4[-cos(wct+θ+wt)+ cos(wct+θ-wt)]
yi和(hé)yq信号(hào)相加輸出信号(hào)y，表(biǎo)示为(wèi)：
y=yi+yq = AB/2 cos(wct+θ-wt) =AB/2cos[(wc-w)t +θ]
可(kě)以(yǐ)看(kàn)出，輸出信号(hào)中的(de)頻率成(chéng)分(fēn)只(zhī)包(bāo)含wc-w。
2.2、優缺點(diǎn)
優點(diǎn)：零(líng)中頻架構的(de)優點(diǎn)在(zài)于(yú)結構簡单，成(chéng)本(běn)低(dī)，集成(chéng)度(dù)高(gāo)。
缺點(diǎn)：本(běn)振洩露(lù)處(chù)于(yú)工作(zuò)頻带(dài)內(nèi)，無法(fǎ)依靠濾波(bō)器来(lái)濾除。
