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零中频与低中频接收架构
资料介绍
一、无线接收架构发展背景
现代无线通信系统对接收端的集成度、功耗、成本提出了越来越高的要求，传统超外差接收架构由于需要多个外部混频器、滤波器，元件数量多、成本高、集成难度大，已经难以满足便携式、低功耗通信设备的需求。在此背景下，零中频架构与低中频架构凭借高集成度、低复杂度的优势，成为当前CMOS单芯片无线接收机的主流架构选择，二者在架构设计、性能表现上存在明显差异，分别适配不同的应用场景。
二、零中频接收架构基本原理
（一）架构组成与工作流程
零中频接收架构也被称为直接变频接收架构，其核心原理是将射频输入信号直接混频到基带频率，本振频率与输入射频信号的载波频率完全相等，因此中频输出为零。典型的零中频接收架构主要包含以下模块：输入匹配网络、低噪声放大器（LNA）、正交混频器、同相/正交（I/Q）低通滤波器、可编程增益放大器（PGA）以及模数转换器（ADC）。
工作流程大致为：天线接收到的微弱射频信号经过输入匹配网络传输到LNA进行放大，放大后的射频信号送入正交混频器，与本振（LO）产生的正交本振信号进行混频，直接下变频得到基带I/Q两路信号，之后经过低通滤波器滤除带外干扰，通过PGA调整信号幅度，最终送入ADC完成模数转换，送入数字基带进行处理。
（二）零中频架构的优势
1. 高集成度：零中频架构不需要额外的中频声表面波滤波器（SAW）、晶体滤波器等片外元件，低通滤波器可以直接集成在CMOS芯片内部，大幅降低了接收机的元件数量和电路板面积，更容易实现单芯片全集成接收机，符合现代通信设备小型化的发展趋势。
2. 低功耗与低成本：相比超外差架构，零中频架构只需要一次混频，省去了多级中频放大、滤波的环节，电路结构简单，整体功耗更低，同时元件数量减少直接降低了物料成本，适合大规模量产。
3. 基带处理便利：混频后直接得到基带信号，不需要额外的二次下变频，数字基带可以直接对I/Q信号进行处理，降低了数字后端的设计复杂度，同时低通滤波器的带宽可以根据通信标准灵活调整，适配多模通信需求。
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