超外差架构概述

超外差架构由于能实现很高的性能而成为多年来的首选架构。超外差接收机架构通常包括一个或两个混频级，混频级馈入模数转换器(ADC)。典型超外差收发器架构如图1所示。





图1. 传统X和Ku波段超外差接收和发射信号链

第一转换级将输入RF频率上变频或下变频至带外频谱。第一IF（中频）的频率取决于频率和杂散规划、混频器性能以及RF前端使用的滤波器。然后，第一IF向下转换为ADC可以数字化的较低频率。虽然ADC在处理更高带宽的能力上取得了巨大进步，但为达到最优性能，其频率上限目前是2 GHz左右。输入频率更高时，必须考虑性能损失，而且更高输入频率要求更高时钟速率，这会导致功耗上升。

除混频器外，还有滤波器、放大器和步进衰减器。滤波用于抑制不需要的带外(OOB)信号。若不加抑制，这些信号会在目标信号上产生杂散，使目标信号很难或无法进行解调。放大器设置系统的噪声系数和增益，提供足够高的灵敏度以接收小信号，同时又不是太高以至于ADC过度饱和。

还有一点需要注意，此架构常常需要使用表面声波(SAW)滤波器以满足ADC严格的抗混叠滤波器要求。SAW滤波器会提供急剧滚降性能以满足这些要求，但同时也会带来明显的延迟和纹波。

图2所示为一个X波段超外差接收机频率规划示例。该接收机希望接收8 GHz和12 GHz之间的信号，带宽为200 MHz。目标频谱与可调谐本振(LO)混频，产生5.4 GHz IF。然后，5.4 GHz IF与5 GHz LO混频以产生最终的400 MHz IF。最终IF范围是300 MHz至500 MHz，这是很多ADC能够发挥良好性能的频率范围。




图2. X波段接收机频率规划示例