超外差式无线电接收器架构和直接转换 (零差式或零中频) 无线电接收器架构之间的竞争可以一直追溯到 20 世纪 30 年代。就特定类型的设备而言，每种架构都有自己的优势。超外差式架构在蜂窝基站中很流行，而直接转换在软件定义无线电应用中是很普遍，例如城市无线电台。直接转换架构的硬件很简单，与超外差式架构相比，前者成本更低、功耗更低、需要更少的电路板空间，而超外差式架构对蜂窝服务提供商更有吸引力。然而，处理 DC 偏移等固有问题导致了软件的复杂性，因此硬件的简单性被软件的复杂性抵消了。本文将探究人们对硬件差别的感觉以及硬件差别的现实情况，以探索易用的硬件方案，而对软件问题则略而不谈。

蜂窝网络上传送的数据像海啸一样汹涌奔腾，这是由利用这类频段访问互联网的智能手机、平板电脑以及其他设备取得的巨大进步引起的。这种情况已经导致了技术要求的提高，同时还迫使供应商要降低成本。新式基站有很多形式，从传统的机架式设备到仅需几瓦功率就能运行的更小单元都有。在纤巧的基站中支持多个通道所需的电路采用了多种集成方法。考虑到最近的发展，超外差式硬件和直接转换硬件之间的差别究竟有多大?

基本架构的回顾

按照大多数人的说法，Edwin Armstrong 在 1918 年发明了超外差式接收器架构。在这类常见的接收器中，射频 (RF) 信号与本机振荡器 (LO) 信号混合，产生一个中频 (IF) 信号，然后对中频信号解调。LO 频率相对于 RF 载波频率有一定的偏移，从而产生了该信号的镜像信号。IF 信号通过滤波器，而其他所有镜像信号都被滤波器抑制掉了。在新式接收器中，利用模数转换器 (ADC) 将 IF 信号转换为数字信号，然后在数字域解调 (参见图 1)。

几年以后，作为超外差式接收器的一种替代产品，开发出了直接转换接收器。然而，与超外差式接收器不同，在直接转换接收器中，LO 频率相对于所接收的信号频率没有偏移，而是等于所接收信号的频率。信号混频器被两个混频器取代，一个接收 RF 信号和 LO 信号，另一个接收 RF 信号和正交 LO 信号。结果得到了被两个基带 ADC 转换器数字化的解调输出 (参见图 2)。换句话说，中频是零。滤波需求得到了简化，因为仅需要低通滤波器，而不像超外差式接收器那样使用带通滤波器。

硬件的演变

在过去几十年中，无论哪一种架构都取得了持续改善。所有集成电路 (IC) 组件的性能都在不断改进，同时消耗的功率越来越低，需要的印刷电路板 (PCB) 面积越来越小。ADC 的分辨率和采样率也已经改进，以允许带宽更宽的信号和更高的输入频率。

直接转换接收器早期的吸引力是单频率转换至基带。在过去几十年中，超外差式接收器一直使用多个降频转换级。随着混频器和滤波器技术的改进，多个级逐步合并，现在一个典型的超外差式接收器在模拟部分仅有一个频率转换级，同时在数字信号处理器中仅采用一个数字降频转换级。

直接转换架构的另一个吸引人的地方是低通滤波。超外差式架构在 IF 需要一个带通滤波器。在很多情况下，带通滤波器采用高阶或表面声波 (SAW) 型。SAW 滤波器需要密封封装，常常相当大而且很昂贵。尽管在 SAW 滤波器技术及封装领域已经有了很大改进，但是低通滤波器仍然被认为更有吸引力。