蜂窩網絡運營商一直希望能夠部署通用型無線基礎架構，以便通過現場編程提供各種蜂窩業務。在蜂窩業務量密集地區部署的無線基礎設施最終需要提供動態靈活性，以允許無線電硬件適應不斷變化的信號狀態。多標準/多頻帶無線電設計提供的設備指配可以經過裁剪定制滿足上述部署需求，從而幫助運營商解決這一難題。

現代直接變頻技術可為現場可編程無線電設計提供極具吸引力的解決方案，并提供比傳統接收器解決方案更高的性價比和潛在性能優勢。另外，直接變頻架構能夠使用單一硬件解決方案在多頻帶運行方面提供更多的自由度。因此，直接變頻架構無疑是更具成本效益的解決方案，能夠實現高性能的多標準/多頻帶無線電設計。本文將討論直接變頻接收器信號鏈在3G和4G無線蜂窩應用環境中的性能和優點。

高性能直接變頻信號鏈的組成

直接變頻接收器可以直接將RF調制載波解調為基帶頻率，其中的信號被直接檢出，同時恢復承載的信息。直接變頻架構最早是在1932年開發的，用于替代超外差式接收機。由于取消了中頻（IF）級電路，元件數量有顯著減少，因此直接變頻架構是一種極具吸引力的解決方案。

由于省去了中頻級電路，并將信號有效地直接變頻成零中頻頻率，設計師就可以忽略與超外差式架構有關的鏡像問題。然而，直接變頻也帶來了新的設計挑戰，包括本振泄漏、直流偏移和性能失真等，這些都使得實際的實現過程更加困難。不過隨著集成式RF電路技術的最新發展，傳統直接變頻（零中頻）架構已能應用于寬帶高性能接收機的實現。

圖1：寬帶直接變頻接收機。

寬帶直接變頻接收機框圖如圖1所示。一些較關鍵的元件規格在信號鏈中作了高亮顯示。接收機信號路徑從天線端口開始，并連接到雙工器。雙工器經常用于頻域雙工（FDD）系統，如W-CDMA和某些版本的WiMax。雙工濾波器網絡確保發射機不會產生過多許可頻帶之外的無用能量，同時有助于抑制無用的帶外信號，避免過度驅動接收機輸入。

通常情況下，多個低噪聲放大器（LNA）級后面會連接額外的選頻濾波電路，以及為了優化感興趣頻率范圍內的性能而設計的補充/匹配網絡。用于演示用途的這些LNA電路具有非常好的寬帶性能，并能通過外部調諧網絡提供更好的窄帶性能。在接收機需要滿足非常寬范圍的頻帶的應用中，有必要使用一組開關矩陣，以便對不同的天線網絡和已經針對特定頻帶作過優化的LNA電路級進行配置。

在低噪聲前端之后，所需載頻將通過IQ解調器下變頻為基帶頻率。本地振蕩器（LO）被應用于載頻與有用信號相同的I和Q混頻器。這將在基帶I/Q輸出端口產生和頻與差頻，而輸出端口處的低通濾波器將極大地抑制和頻，只允許差頻信號通過。對于零中頻架構，差頻代表的是有用信號的基帶包絡。利用可變增益放大器（VGA）調整濾波后的基帶I/Q信號幅度通常具有很大的優勢。VGA可以將I/Q信號電平調整到適合模數轉換的最佳電平。一般來說，會在模數轉換器（ADC）之前應用額外的濾波電路，以確保高頻噪聲和電位泄漏或干擾音不會向后混疊進有用信號的分析帶寬。

圖2：圖1所示接收機的雙音互調性能。

接收機動態范圍

接收機使用的高性能RF集成電路具有寬頻覆蓋范圍和很高的瞬時動態范圍。瞬時動態范圍對任何需要工作在多載頻環境中的接收機來說都是關鍵指標，在這種環境下有用信號可能存在功率電平非常大的相鄰干擾信號。雙音SFDR可以為系統設計師提供對非線性行為的更準確預測。常見的做法是，使用單音和雙音干擾信號測試接收機在大信號強干擾條件下的恢復能力。通過研究在雙音激勵下接收機的非線性行為可以計算各種截取點，這些截取點有助于對接收機的失真性能和總體動態范圍能力進行量化和建模。

圖2描繪了當兩組與有用信號頻率非常接近的CW（連續波）干擾音出現時接收機的I+jQ輸出頻譜。在這種測試情況下，輸入信號電平在－30dBm左右。這是一種非常惡劣的強干擾情景，比3G和4G蜂窩系統中要求的任何標準特定強干擾測試條件都要嚴重得多。在采樣接近或處于基帶頻率的信號時，來自二階、三階、四階甚至五階和七階非線性的諧波失真可能會限制大信號輸入條件下的性能。特別要指出的是，I/Q解調器的非線性行為必須足夠適當，以確保從有用和無用信號產生的互調項不會破壞感興趣的有用信號。