零中頻架構的定義及概念

零中頻(Direct Conversion或者Zero-IF)是一種射頻系統架構。

在接收方向上，是將接收到的RF信號直接從射頻頻率混頻到基帶頻率，省掉了中頻轉換的過程。

在發射方向上，是將要發射的基帶信號直接上變頻到射頻頻率，進行發射。

零中頻接收機不需要中頻轉換，因此也稱為零中頻接收機。

零中頻架構詳述

下圖所示，是一個零中頻雙工收發機的可能架構，不是唯一的。

從上圖，我們可以看到：

(1) 零中頻收發機的RF部分，和超外差收發機的RF部分類似。

(2) 在FDD系統中，上行和下行的載波頻率不同，所以架構中，收發機各用各的本振。

(3) 在接收機中，本振的頻率為接收頻率的2倍，輸入至二分頻器。該二分頻器的兩路輸出，有90度相位差，分別作為I路和Q路下變頻器的本振輸入。

(4) 在發射機中，為了避免負載變化引起LO牽引問題，VCO的頻率應該與發射機的工作頻率不同。也可以和接收機本振設計類似，將頻率設置為2倍的發射頻率，然后再使用二分頻器。但是這時，可能會有潛在的VCO反向調制問題，比如說PA輸出的二次諧波(帶調制)，會泄露到VCO(正好工作在諧波頻率)，然后對VCO產生調制。所以更好的辦法，可能是選擇下面的架構。

(5) 對于零中頻接收機，沒有鏡像問題，因為它沒有鏡像頻率。

(6) 零中頻接收機中，大約75%的整機增益都被分配在模擬基帶模塊(接收機工作在高增益模式下時)，所以接收機的AGC主要在這個模塊進行。為了同步兩個通道中的增益控制，通常使用精確的數字步進控制，而不是在超外差接收機中經常用的連續增益控制。

(7) 零中頻發射機的增益分布，與零中頻接收機的增益分布相反。其90%的增益控制是在RF模塊，BB模塊提供很低的增益，有時候甚至是負電壓增益。

零中頻與超外差結構的比較

零中頻接收機與超外差接收機的一些比較：

(1) 零中頻接收機沒有中頻，所以沒有鏡像干擾的問題，而且可以省掉超外差接收機需要用到的中頻濾波器(高抑制度的中頻濾波器通常很貴)，這樣整機的大小和尺寸，都可以降低。

(2) 零中頻接收機的通道濾波器，是在模擬基帶處，用有源低通濾波器來實現，有源低通濾波器的帶寬可以設計成數字可調，這樣就很容易設計出在多個模式下工作的零中頻接收機。而且如果這些模式，都是運行在同一頻段，那么該接收機還可以共用RF前端。而超外差接收機想實現多帶寬的話，一種方式是使用多個不同帶寬的中頻濾波器并聯；不過也可以借鑒有源低通濾波器的設計，先模擬部分用一個寬的中頻濾波器，然后用基帶濾波器去控制具體的帶寬。

(3)零中頻接收機因為沒有中頻，所以也不需要做頻率規劃，而這個在超外差架構中是一項必要的任務。

(4) 零中頻接收機雖然看上去比超外差接收機要簡單，但是它的實現確要比超外差接收機難，因為在零中頻接收機中有很多技術挑戰。現在集成芯片中，一般都是采用零中頻架構；而在板級中，要么使用超外差架構，要么使用零中頻架構的集成芯片。

零中頻發射機與超外差發射機的一些比較：

(1) 零中頻發射機雖然沒有中頻，但是也沒有像零中頻接收機一樣省掉一個中頻濾波器，因為大部分的時候，在超外差發射機中，也不使用中頻濾波器。

(2) 零中頻發射機，相對于超外差發射機而言，包含更少的混頻分量。

隨著芯片技術的發展，使得零中頻架構的實現稱為可能，從而也擠壓了板級射頻設計的空間。