SDR基础知识系列（三）： SDR的技术架构

软件无线电由三大部分组成：射频模拟前端（含天线）、高速模数/数模转换器（ADC、DAC）、数字信号处理单元（DSP）。如图5.1所示。其中，射频模拟前端位于模数/数模转换之前，用于射频信号变换。不同的采样方式将决定模拟射频前端的组成结构，也影响后续DSP的处理方式和处理速度。

对射频模拟信号的采样有三种方式：一是基于Nyquist采样定理的低通采样，又称为射频直采方式；二是经过两级变频的超外差方式；三是一级变频的零中频方式。

（1）射频直采方式

Nyquist采样定理告诉我们，如果信号中最高频率成分为fm，则采样频率fs应不低于2倍的fm。基于Nyquist采样定理的低通采样，或称为射频直采方式，就是不经过下变频，直接对射频信号进行采样。

这种方式对ADC的采样速率要求过高，或者说，由于采样速率的限制，能够处理的信号带宽有限，在实际中应用受限。

（2）超外差式

1）超外差式接收机

超外差式接收机结构是一种典型的接收机结构，射频信号先通过第一级混频器混频到一个中间频率——中频，然后在中频经过带通滤波、增益控制等处理后，再经过第二次混频，下变频到基带。

由于会出现镜像信号干扰问题，有用的射频信号与本振信号对称的镜像频率信号同时被变换到相同的中频频带内，形成干扰。这是这种接收机所面临的主要技术难点。

2）超外差式发射机

外差式发射机又称为多级变换发射机，它具有一个或若干个固定中频，而后从中频进行上变频发射出去。工作时会产生镜像信号，镜像信号与所需信号之间间隔两倍的中频。为了滤波器设计方便起见，需要高中频设计。

超外差式发射机的需要多级变换，系统复杂度较高，至少需要两个本振，需要特定的中频滤波器，不能单片实现。

（3）零中频式

1）零中频式接收机

为了克服外差式接收机所固有的缺点，减少接收机的元器件数量，降低复杂度，一种显而易见的方法是避免使用中频，通过直接下变频的方式将所需的通道信号直接从射频转换到基带。这就是目前广泛使用的零中频接收机结构。

零中频接收机结构简单，大部分的信道选择以及放大等工作是在基带完成。优点是仅有一个本振，易于单片实现。缺点是存在本振泄露和IQ不平衡等问题。

2）零中频式发射机

零中频式发射机能够直接将基带信号搬移到射频载频并消除无用的边带信号，以实现单边带调制。

零中频式发射机的优点是没有中频，不需要中频放大、滤波、变频等电路，结构简单，集成度高。缺点是幅相不平衡和本振泄露。