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，不經過中頻的調制解調方法。而傳統的調制解調方式是無線電信號RF（射頻）進入天線，轉換為IF （中頻），再轉換為基帶（I，Q信號）。而零中頻就是信號直接由RF變到基帶，不經過中頻的調制解調方法。

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，所以很容易實現單片集成。

2、存在直流偏差、本振泄漏等問題。

行業內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，有利于系統的單芯片實現。

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，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，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。結合片內抽取濾波，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域比帶內區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的會導致靈敏度下降3 dB的輸入功率水平，它表明帶內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系統，直接RF采樣可以減少系統的占地面積和成本。在構建完全有源的相控陣雷達等系統時，這一點尤其重要，因為這些雷達通過對來自多達數百甚至數千個天線發射的信號進行移相來形成波束。 由于同一系統包含有多個RF信號發生器和分析儀，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RF系統的相位一致性，必須同步RF儀器的內部時鐘和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采樣可實現高速跳頻。零中頻架構中鎖相環的實現在模擬電路，一般鎖相環電路鎖定時間在50us左右，加上數據加載一級業務處理，一般就只能實現在千跳級別。

RF采樣的頻率源實現是數字域的，沒有硬件的限制，它的跳頻可以實現萬跳級別。

結論

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