下一代SDR收发器中的黑魔法：复数RF混频器、零中频架构及高级算法

，镜像位于所需信号频段中。零中频理论的实际应用无法完全实现，产生的带内镜像导致性能降低到不可接受的水平（参见图11）。

图11.零中频实现的限制

只有满足I和Q数据路径的相位和幅度要求，复数发射机和接收机的原理才成立。信号路径的不匹配会导致LO两侧的镜像信号不能精确相消。此类问题的例子参见图10和图11。在不使用零中频的情况下，可以采用滤波来消除镜像。然而，若使用零中频架构，不需要的镜像会直接落在所需信号的频谱范围内，如果镜像功率足够大，就会发生故障状况。因此，只有设计能消除信号路径上的相位和幅度不一致时，使用零中频和复数混频才能提供最优系统设计方案。

高级算法支持

复数混频器架构的概念已存在很多年，但在动态无线电环境中满足相位和幅度要求的挑战限制了其在零中频模式下的使用。ADI公司综合运用智能硅片设计和高级算法，克服了这些挑战。设计允许存在影响信号路径的因素，但智能硅片设计将这些影响降至最低。剩下的误差通过自优化正交纠错(QEC)算法消除。图12是概念图。

图12.高级QEC算法和智能硅片设计支持零中频架构

在AD9371等ADI收发器上，QEC算法位于片内ARM^®处理器中。它持续掌握硅片信号路径、经调制的RF输出、输入信号和外部系统环境的信息，并利用此信息以受控的预测方式智能适应信号路径轮廓，而不是做出本能式被动反应。该算法性能出色，可将其视为以数字方式辅助模拟信号路径发挥最佳性能。

ADI收发器内部有多种高级算法驻留并发挥作用，动态QEC校准算法只是其中一个较突出的例子。其他与之共存的算法还有LO泄漏消除等，这些算法将零中频架构的性能提升到最优水平。此类第一代收发器算法主要用于支持实现相关技术，而第二代算法（例如数字预失真或DPD）不仅能增强收发器的性能，还能提升整个系统的性能。

所有系统都有一些不足之处会限制其性能。第一代算法主要聚焦于通过校准消除片内限制，而新一代算法则利用智能手段来消除收发器外部的系统性能和效率限制因素，例如PA失真和效率（DPD和CFR）、双工器性能(TxNc)、无源交调问题(PIM)等。

结语

复数混频器已存在很多年，但其镜像抑制性能不允许将其用于零中频模式。智能硅片设计和高级算法的结合消除了原先阻止高性能系统采用零中频架构的性能障碍。性能限制消除之后，采用零中频架构对降低滤波、功耗、系统复杂度、尺寸、热量和重量都有好处（Brad Brannon之前的一篇文章对此做了详尽讨论¹）。

对于复数混频器和零中频，我们可以考虑将QEC和LOL算法用作支持功能。但是，随着算法开发范围的扩展，它给系统设计人员带来了更高的性能水平，使他们能更灵活地设计无线电。他们既可选择增强的性能，也可利用算法提供的助益来减少无线电设计的成本或器件尺寸。