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TechnicalFeature 技术特写

除了能提高灵活度，射频
采样架构还能通过移除模拟频
率转换器来降低成本和功耗。
经过几十年的发展，现在，系
统工程师们有充分的理由采用
射频采样架构。
迄今为止，采用射频采样
架构的应用的瓶颈在于数据转
换器的能力。现在的高速数据
转换器完全可以满足高达C波
段甚至X波段射频采样架构的
需求，但是在更高的波段（比
如K波段、E波段、V波段这些
未来5G回程系统需使用的波
段）的性能并不够。
表1给出了中频采样和射频
图 3：射频采样架构系统的TX和RX端。 采样的高级别的比较。射频采
样的优势很大，但是也带来了
本地振荡器（LO）提供，用来完成频率 射频采样架构需要能直接在高奈 新的挑战和要求，尤其是对于数据转换
转换。接下来是滤波器环节，用来移除 奎斯特域完成信号转换的模数转换器 器。
混频或放大带来的镜像。图2展示了这个 （ADC）和数模转换器（DAC）。奈奎
两级频率转换的例子中的连续转换的环 斯特域是一个由香农-奈奎斯特采样定理 数据转换器的作用
节。必须仔细处理频率镜像，以免产生 定义的宽度等于数据转换器采样率一半 今天的收发机的性能通常受限于
由混叠和畸变引起的性能下降。这里我 的频带，可表示为[kFs/2; (k+1)Fs/2]，这 数据转换器，它在数字域和模拟域的接
们不详细讨论。 里k是整数。图4表示信号如何在第四奈 口上扮演着关键角色。无论选择哪种架
在发射端，第一级上变频器把基 奎斯特域直接采样。 构，都需考虑ADC和DAC的性能和规格
带或第一奈奎斯特域的信号转变成中频 射频采样是使模拟域处理工作量达 要求。但是，射频采样架构需要额外关
（IF1），第二级上变频器把IF1信号转 到最小的关键。把越多的处理工作放在 注某些特定的关键指标，包括数据转换
变为射频信号。在接收端的过程正好 数字域，系统的灵活度就越高——能够 器的模拟带宽和DAC的输出模式。
相反（射频信号转变为IF1，然后IF1信 在多个平台重用硬件，减少投向市场的 在解释为什么这些参数对于这种架
号转变为基带或第一奈奎斯特域的信 时间和认证的成本，降低风险。 构非常重要的原因，以及它们如何影响
号），然后ADC把模拟信号转变为数字
信号，用于解调的数字处理。不同的应
用，频率转换器的数量和中频的值是不
同的，发射端和接收端的实现也不一定
相同。
中频架构是在“一战”时发明的，
从那时起就被广泛应用，主要原因是它
曾经是唯一的一种数字处理射频信号的 表1：中频和射频采样的高级别比较。
解决方案。如今，这种方案最主要的优
势是能提供高频射频信号和仅支持基带
频率转换的数据转换器的接口。
由于多年来数据转换器只能处理低
频和数字域的数据转换，人们只能使用
特定的模拟方案处理射频频谱，并进行
数字化处理。这一方案的主要弊端在于
增加了射频硬件的数量，使SWAP-C和
性能下降。另一个弊端是缺少灵活度，
因为中频已经被LO频率和数据转换器的
输入/输出频率决定了。如果不和另一种
架构比较，这一弊端很难被发现。
射频采样架构
射频采样架构直接把射频频率转变
到数字域，不需要任何的上变频器和下
变频器，其使用宽带数据转换器恢复射
频信号（如图3所示）。 图4：第四奈奎斯特域的射频采样。

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