在射頻系統(tǒng)中：中頻的優(yōu)勢中，我們探討了使用中間頻率（IF）所帶來的好處。然而，IF架構存在一個嚴重的缺點，而這個缺點實際上是推動開發(fā)基于直接轉換技術的替代方案的重要因素。

鏡像問題

基于IF的接收器使用可變頻率振蕩器（VFO）信號，通過乘法運算將接收到的頻譜轉移到以中間頻率為中心的等效頻譜上。但是，這種乘法運算不僅影響接收到的頻譜，還影響相對于VFO頻率對稱的任何頻譜。換句話說，乘法運算會將一個頻譜轉移到IF處，同時將另一個頻譜轉移到IF的對稱位置。

如您所見，待解調(diào)的中頻信號中同時存在鏡像頻譜和期望頻譜。在這張圖中，我們可以很容易地區(qū)分它們，但在實際電路中情況并非如此——期望頻譜中的頻率信息會被鏡像頻譜中的頻率信息所干擾。

這種對稱位置的鏡像頻譜是基于中頻的可靠接收的主要障礙。為什么呢？因為鏡像頻譜（很可能是）不受您正在設計的無線系統(tǒng)的控制，因此它可能是任何東西，包括比期望信號強得多的信號。因此，如果我們不采取措施來減輕鏡像的影響，系統(tǒng)接收的質(zhì)量將取決于接近鏡像頻率的信號的不可預測行為。

鏡像抑制

為了減輕鏡像頻譜的影響，外差式接收器使用鏡像抑制濾波器。這些濾波器放置在混頻器之前，以便在混頻器將鏡像頻譜轉移到中頻之前將其抑制。這是一個有效的解決方案，但存在兩個復雜的問題。

權衡取舍

如果鏡像抑制濾波器同時衰減期望頻譜和鏡像頻譜，那么它將不會非常有用。因此，濾波器的響應必須從期望頻段的低衰減過渡到鏡像頻段的高衰減。與任何濾波器一樣，從通帶到阻帶的快速過渡都是具有挑戰(zhàn)性的，因此如果期望頻段和鏡像頻段之間存在較大的頻率間隔，設計鏡像抑制濾波器將更容易。

然而，期望頻段和鏡像頻段之間的間隔與中頻成正比（更具體地說，它是中頻的兩倍）。這意味著更大的間隔對應于更高的中頻。這并不是災難性的，但我們必須記住，從信號處理的角度來看，我們希望中頻比用于射頻傳輸?shù)母哳l更加方便。如果我們過多地增加中頻，由更高中頻帶來的困難可能會超過改進鏡像抑制所帶來的好處。因此，鏡像抑制濾波涉及在鏡像抑制和保持較低中頻的需求之間的基本權衡取舍。

集成度，或缺乏集成度

鏡像抑制通常是通過一個不集成在集成電路中的濾波器來實現(xiàn)的。換句話說，鏡像抑制濾波器會占用PCB面積和設計時間，而在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的背景下，這兩種資源都是寶貴的且供不應求。

公司通常會努力減少將新產(chǎn)品推向生產(chǎn)階段所需的時間，而減少開發(fā)時間的一個重要方法就是盡可能避免定制設計——也就是說，使用經(jīng)過測試、表征和驗證的集成電路，而不是新設計的外部電路。至于PCB面積，毫不奇怪，微型化是各種電子工業(yè)的主要目標，而實現(xiàn)極端尺寸減小的唯一途徑就是使用集成電路技術。因此，依賴鏡像抑制濾波器的外差式接收器在現(xiàn)代電子設計的不可回避的現(xiàn)實面前，本質(zhì)上是存在問題的。

可能的解決方案：直接轉換

正如前一頁所提到的，直接轉換接收器將接收到的信號直接轉換到基帶，而不是中頻。換句話說，VFO（可變頻率振蕩器）的頻率始終等于期望頻譜的中心頻率：

這種方法帶來了一個非常重要的好處——它消除了鏡像問題。在直接轉換方案中，不存在鏡像頻譜：期望頻譜以VFO頻率為中心，當期望的中心頻率和VFO頻率相等時，沒有頻譜可以與VFO頻率對稱。

直接轉換的另一個好處是IF（中頻）架構好處的延伸。中頻方便了信號處理，因為它遠低于傳輸頻率，但當“中”頻率為0 Hz時，即當接收頻譜直接轉移到基帶時，信號處理可以更加簡單。

直接轉換似乎立刻成為了一個更好的選擇：它概念上更簡單，沒有鏡像干擾接收頻譜，低頻信號處理取代了中頻信號處理，而且由于沒有鏡像抑制濾波器，可以更廣泛地使用IC（集成電路）技術。那么，為什么還有人會考慮基于IF的架構呢？事實證明，直接轉換有幾個顯著的缺點。在這里，我們僅討論可能最嚴重的缺點。

直流偏移

射頻接收器對直流信號成分很敏感，因為接收信號的幅度通常非常小。這些小幅度信號需要高增益放大，但當信號具有非零直流偏移時，高增益放大可能會迅速崩潰，因為偏移的放大會使放大器飽和。

混頻器很容易產(chǎn)生直流偏移，因為將一個正弦波與另一個具有相同頻率和相位的正弦波相乘會產(chǎn)生一個不變的信號成分。在射頻系統(tǒng)中的耦合與泄漏(雜談)中，我們討論了射頻信號不保持在預定傳導路徑中的問題。相反，它們的高頻允許它們“泄漏”到我們不想讓它們進入的電路部分。直流偏移的產(chǎn)生問題正是這種困難的完美例子：本地振蕩器信號以這樣的方式泄漏到電路的其他部分，以至于它同時出現(xiàn)在混頻器的兩個輸入端，結果是在輸出信號中產(chǎn)生直流偏移。

直接轉換接收器必須實現(xiàn)某種直流偏移消除，這并不是一項特別容易的任務；濾波通常不可行，因為濾波器會抑制被轉移到直流附近頻帶內(nèi)的期望頻譜的部分。另一方面，外差式接收器可以很容易地通過濾波來消除直流偏移，因為直流和IF頻帶之間有足夠的頻率間隔。

總結

中頻下變頻會導致鏡像頻譜干擾期望的頻譜。

雖然可以通過濾波來抑制鏡像頻譜，但基于濾波的圖像抑制方法涉及重要的設計權衡，并阻止單片集成。

直接轉換消除了鏡像問題，但它也有各種缺點。

直接轉換架構的一個特別具有挑戰(zhàn)性的特點是它容易受到混頻器產(chǎn)生的直流偏移的影響。