从星座图上观察零中频恶化的来源

零中频架构在当下的设计中应用的越来越多，零中频架构是将基带直接变为射频，与超外差方案相比，减小了中频和本振射频电路、中频滤波器等的使用，因此零中频架构收发信机具有体积小、功耗低、便于集成等优点。

零中频架构的方案也有很多大家熟知的缺点。直流偏移，本振泄露，相位不平衡，幅度不平衡带来的指标恶化。

今天从星座图上来观察零中频恶化的来源。

1.直流偏移

流偏移主要由本振泄漏、电路干扰引起。直流偏移会叠加在基带信号中，对基带造成干扰，同时直流偏移可能会导致电路饱和，无法放大。下面给出了直流偏移存在对电路影响的数学分析。

正交的基带信号I、Q可用式表示。

                   

零中频正交频率源可用式

       

给出了零中频混频输出的射频表达式。

由上式可以看出：

其中1/2cos(ω+ωc)t+AB/2cos(ωt+ωct+ψ+θ)是想要的上边带，1/2cos(ωc-ω)t-AB/2cos(-ωt+ωct+ψ-θ)是泄漏的下边带，即镜频。EBsin(ωc+ψ)是载波泄漏，由式可以得出载波泄漏是由直流偏移引起的。

直流偏移在星座图上是怎么样的？

上图是没有直流偏移的星座图。

直流偏移了10%的星座图。从图上可以看出星座图整体发生位移。

从实际发生偏移的图中也可以看出，星座图并没有发散，仅是位置发生整体偏移，那么处理直流偏移的办法也就相对简单，把偏移的量给补回去，就可以纠正直流偏移。

2.幅度不平衡

从上述公式可以看出，幅度不平衡导致的是镜像频率的产生，因为零中频的镜像与主信号重叠，看上图就是频谱扩展。

看一下幅度不平衡引起的星座图偏差是怎么样的

从图上可以看出幅度不平衡导致星座图收缩，并发生了一定程度的星座图扩散。

幅度不平衡来源：

I/Q链路的混频器的增益以及DAC的不对称（无法完全一样）；

DAC与调制器直接的低通滤波器无法做成完全一样（包括无源电容电感以及走线）

幅度不平衡的处理不像直流偏移那么简单，需要对IQ的信号做幅度补偿并校准。

3.相位不平衡

从公式可以看出，相位不平衡导致的结果与幅度不平衡的结果类似。都是频谱扩展，那么星座图相同吗？

上图是相位不平衡显示的星座图，可以看出星座图发生了旋转。

相位不平衡来源：

调制器内部的90°移相器

I/Q 走线

相位不平衡主要是由延时导致的，所以解决办法就是对IQ信号进行延时处理。

总结

零中频的各种缺陷最终导致的问题都是EVM恶化，星座图偏移。看懂星座图的偏移方式可以帮助我们更好的定位问题，分析问题。

审核编辑：汤梓红