为什么超级外差比直接转换更好？

具有额外的IF级，额外的本地振荡器以及额外的滤波级和放大的优势是什么。似乎需要更多的工作和电路。当然，直接转换为基带和中间转换为基带都将在其末尾通过相同的通带滤波器，以隔离原始频率范围吗？

我看到诸如“它允许使用通用电路，而不是为每个频率使用单独的电路”之类的答案，基本上是：

如果不使用IF，则每次更改频率时都必须统一调谐收音机或电视中所有复杂的滤波器和检测器，这在早期调谐的射频接收器中是必需的

但是我不明白，因为例如它们都可以调谐到基带信号而不是中频，从而消除了所描述的问题。

我还看到：

因此，通过将信号转换为较低的IF并以该频率执行滤波，可以实现更窄的带宽和更高的选择性。

但是为什么不仅在基带频率IF = 0上执行滤波。那是较低的IF，对。与直接这样做相比，增加中频通带级是否会改善最终通带的清晰度？

我唯一能理解的缺点是泄漏的本地振荡器，这种情况在更高的频率下发生的更多吗？IF可能会使第一个LO振荡得慢得多。

有很多优点。

看一看典型的超级继承人（直到IF）：

射频输入端的输入信号很小（在我研究过的某些窄带语音系统中，输入信号低至-122dBm-约为6.3fW）

与在较低频率下进行放大相比，在高RF（例如几GHz）上放大信号是昂贵的。通常，几分贝的RF增益足以处理高达IF级的信号。

输入滤波器的带宽必须小于通道间隔（通常小于输出带宽），因此易于实现。

的镜像抑制滤波器的带宽是由本地振荡器频率（在RF +/- IF）设定，因此选择一个相对低的IF单元，其镜像抑制是比较容易做到为好。

IF放大器通常以相对较低的成本和较低的复杂度来完成大部分信号增益（与尝试在较高频率下进行比较）。滤波器可防止渗漏并将信号带宽设置为信息带宽。

另一个主要优点是混频器之后的所有设备都是固定的-在正常运行期间无需进行任何调整，这就是为什么动态信号范围可以很高的原因。我没有显示AGC（几乎总是存在），但这也是固定的（动态）电路。

一个改进是双超外差（2 IF级），我与decadees前工作，他们仍然是非常受欢迎的。

存在直接转换接收器，但是它们具有许多问题，特别是信号的动态范围。

[更新]

响应于该评论，还有是宽动态范围的直接转换接收器（一种可能的源中列出）; 这些已经存在了一段时间，并且经常在SDR设置中找到。

纯粹的硬件方法有利于超级。

请注意，此答案偏向于模拟无线电接收。对于软件定义的无线电和数字服务，规则是不同的。

直接转换的最大缺点是边带抑制。如果您使用单个混音器，则在$f_c + f_s$ 与处的信号没有区别 $f_c - f_s$，在哪里 $f_c$ 是载体， $f_s$是信号频率。您可以通过正交下变频来大大缓解此问题，但是虽然对于数字数据接收已经足够了，但对于模拟（即SSB或AM）来说却不够好。

第二个最大的缺点是您在一频率上需要的增益量。接收器需要大量增益，而混频器通常是高动态范围内的限制因素。因此，您想将所有增益都放在第一个混频器之后，该混频器往往会看到干扰最大的信号。对于灵敏的SSB接收器，该增益可能超过120dB。不振荡就很难获得如此多的收益。实际上，如果您查阅业余无线电文学，就会发现大多数直接转换接收器都带有耳机-这是有原因的。

其他问题包括LO泄漏和在音频频率下实现低噪声，低阻抗放大器的困难。

因此，所有这些缺点为您带来了一个明显的优势，那就是至少将部分滤波和增益放置在最终转换为音频之前-一旦您认为有必要执行此步骤，我认为造成混淆的原因会突然变得有意义。

是的，存在直接转换接收器，但是需要特别注意，尤其是对于某些类型的调制。

例如，对于SSB调制，为了拒绝不想要的边带，您的基带解调器必须能够区分“正频率”和“负频率”。这并非微不足道，仅在使用DSP时才真正可行。

同样，如果将FM或PM信号的中心频率转换为0 Hz，则再次需要区分正负频率，以便对其进行正确解调。

即使对于AM或DSB信号，边带包含相同的信息，除非您的转换是完美的（您的LO与接收的载波频率精确匹配），否则您仍会失真-或AM载波产生恒定音调。

超外差技术是在简单的包络检波器进行解调的时代发明的，该检波器根本没有任何频率歧视，更不用说区分正和负频率了。必须在解调之前应用所有选择性，这又回到了您发现的原因–您要么需要可以以恒定带宽跟踪载波频率的滤波器，要么转换为固定的中频，就可以使用固定的滤波器。

直接转换在概念上很简单，但是需要大量的工程才能正确完成。除了Dave和Tim的答案外，直接转换还有一个微妙的潜在潜在问题。

大多数混频器（甚至双平衡混频器）也会将本地振荡器的电源泄漏到RF端口和IF端口。电源向后泄漏到天线的RF端口会造成问题。即使具有出色的混频器平衡，重新辐射的本地振荡器能量也通常比输入信号大得多。
可以修改重新辐射的本振（相位，幅度），然后重新进入接收天线，回到混频器中。搅拌机的平衡会受到不利影响。同样，在混频器的输出端口生成一个基带信号，该信号可能会污染所需的基带信号。

一些运动传感器，“错误”检测器利用了此过程，其中“伪”基带信号是所需结果，例如指示运动。

最经常需要线性接收器，在这种情况下，您不希望本机振荡器能量返回到信号源。拥有出色的混频器平衡才是开始，添加强大的RF前置放大器以及良好的输出到输入隔离也有帮助。随着频率的增加，一切都变得困难。

没有人提到混频器级中的频率偏移问题。RF混频器尽其所能来匹配载波频率，但是仍然存在差异，这将导致IF偏离所需频率。中心频率非零的IF级允许使用PLL跟踪IF信号并消除大部分频率偏移。

通常，在IF频率而不是RF频率下制作最佳PLL通常更容易，更便宜。

您可以使用两个混频器将接收到的信号转换为I和Q，但这将需要两个昂贵的RF频率PLL，它们也必须具有固定的90度相位差。在中频频率下，这样做也容易得多，也便宜得多。

问题是混频器本振抑制，并且接近载波本振相位噪声。开箱即用是20dB。40dB非常简单。借助英勇和动态调整，才可能达到60dB。如果幸运的话，在现场频率下，可以在短时间内在实验室中完成80dB的工作，并且温度不会改变。您需要> 120dB才能使直接转换接收器和超高效率工作。

除非您使用OFDM。那里有数十个载体，但并非所有载体都用于数据。有一些用于导频，一些用于保护频带，在某些高级系统中，有一些仅用于降低整体的峰值RF电压以缓解发射机线性问题。因此，在信道中心及其周围（在DC中，如果我们说的是IQ基带，则是直接转换接收器的LO），使几个载波上没有数据就不会造成很大的效率低下。