对接收器架构进行硬件比较:wifi无线信号接收器

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，EdwinArmstrong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(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(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。

个例子用LTC5569作为双通道混频器，AD8376作为双VGA，LTM9012-AB兼作第二级放大器和4通道ADC。混频器是有源组件，在300MHz～4GHz的宽频率范围内工作，因此单个器件可以配置为在700MHz～2.7GHz蜂窝频带的任何一个频带上工作。该器件具有同类最佳功耗，还具有坚固的输入，能承受强大的带内阻塞干扰信号，而不会使噪声指数显著劣化。4通道系统的总体功耗为4.9W，其中不包括电阻性分压器中可能消耗的功率。直接转换架构举例

就4个直接转换通道而言，我们仅有的选择是独立I/Q解调器，因此需要4个这种采用5mm×5mmQFN封装的器件。有些器件(例如，LT5575)有集成的RF和LO平衡-不平衡变换器，以最大限度地减少外部组件数。有一点滤波是有益的，当然还有一些小型旁路电容器。就低通滤波器而言，多节L-C和R-C电路就可完成任务。就增益级而言，LTM9012-AB也是适用的。作为4通道器件，它仅支持两个直接转换通道，因此还需要第二个这样的器件。

在这个例子中，有源组件的数量是6个，还有84个小型无源组件，见图4。总体面积大约为

当然，超外差式接收器的尺寸和功率有极大弊端这种感觉是相对于基站接收器本身的总体尺寸而言的。就一个传统的机架式系统而言，拇指大小的PCB面积可能不算什么。而就一个纤巧和能放入手掌中的基站而言，拇指大小的PCB面积就非常大了。

现实情况是，集成在继续，有时缓慢，有时是飞跃式的。电路板空间和功耗的减少也许在更大程度上适用于一种而不是另一种架构。最近，适用于超外差式架构的例子是LTC5569双通道有源混频器等产品。本文作者尚不知道，有任何双通道I/Q解调器可用于蜂窝基站应用，尽管适用于频率范围较低的其他应用之这类解调器确实存在。最近适用于两种架构的集成例子是集成了放大器的LTM9012四通道ADC。该器件的LVDS串行接口不仅允许ADC更小，而且可允许现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP)也比具并行接口的4通道ADC所用的小。不过，直接转换架构仍然需要两倍数量的ADC。

以上探讨的例子假设，蜂窝基站的性能要求是整个链路都需要高性能组件。例子中所用产品运用了优化的半导体工艺，例如硅锗(SiGe)或互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺，如果不优化，那么使用这些工艺不可能实现相互集成，或者至少不会没有性能恶化。某些尺寸基站的性能要求也许是，允许使用高度集成的单芯片收发器，例如，毫微微蜂窝。这类芯片中集成模块的改进将允许该类芯片应用于较大型的基站。

两者从广意上讲其实是指同一东东西：配合产品测试所用到的工具。

但狭意上说：测试治具指无源的，只是起配合作用如固定，信号传递作用的工具。功能治具就要求多些，指治具中配一些辅助作用的元件。

如在WCDMA基站电路板测试中，测试治具就只是指PCBA被测试时起固定作用的；

而功能治具就指集成了部分测试功能元件如DSP/FPGA编程器、JTAG接口工具在里面。