【题目编号】MC1-0837
【题目】学习现代通信技术或制作业余无线电作品时,我们经常遇到一种工作原理不同于超外差 式收信机的“DC 式收信机” 。其中,缩写 DC 是指:
【答案】A
[A]直接变换(Direct-Conversion) ,即接收到的射频信号在解调之前不做频率变换
[B]直流(Direct Current) ,指直流电源供电的收信机
[C]介质电容(Dielectric Capacitor) ,指收信机中用于调谐的电容器所用的特定介质
[D]数字变频(Digital-Conversion) ,指接收到的射频信号经过了数字化的变频处理
考点速览
题目问「DC 式收信机」里的缩写 DC 指什么,答案是直接变换(Direct-Conversion),即接收到的射频信号在解调之前不做频率变换。
这道题考的是一类架构的名称,不是某个器件的参数。超外差式要先变到中频再解调;直接变换式则把射频信号一路搬到基带上,中间不设中频。理解了这个「没有中频」的差别,另外三个选项为什么错也就清楚了。
零中频:把射频直接搬到基带
直接变换式收信机还有个名字叫零中频收信机(zero-IF receiver)。射频信号进入混频器,本机振荡频率就设成与信号频率相同,混频输出里的差频为零,也就是基带。调制信号就这样被直接取出来,中间没有中频放大,也没有中频滤波器。
因为没有中频,镜像频率这个麻烦从根上消失了:镜频与信号关于本振对称,本振频率与信号频率相等时,镜频与信号重合,不存在另一个能混出同一中频的寄生频率。少了这道约束,前端滤波器不必做得又窄又陡,整机的体积与成本都能降下来,还便于把大部分电路集成到芯片里。手持机、软件无线电前端、各种小型数字接收设备里,这种架构很常见。
直接变换的长处与麻烦
省掉中频并不等于没有代价。混频输出落在直流附近,而半导体器件的直流漂移与低频闪烁噪声(1/f 噪声)恰好也在这一带,微弱信号容易被淹没。本振频率与信号频率相同,本振信号一旦泄漏到天线或前端,就会自己混自己,形成直流偏移。解调通常要用相位相差九十度的两路本振做正交解调(I/Q 解调),两路的增益与相位稍有不对称,输出里就会留下一个镜像分量,需要靠校准与数字处理去压。
这些代价换来的是结构简单、易于集成、频率覆盖宽。工程上怎么选,取决于设备要做多小、多便宜、性能要求到哪一档。
与超外差式摆在一起看,两者的取舍很清楚。超外差式靠中频把选择性与增益集中在一处解决,性能稳定、指标好做,代价是需要本振滤波、中频滤波与层层屏蔽,体积与成本都不好压;直接变换式把这条链条砍掉,换来极简的信号路径与很宽的可调范围,代价是把难题从频率搬移转移到了基带处理与器件一致性上。设备越往小型化、数字化走,直接变换式的份额就越大。
逐项辨析
选项 A 正确。Direct-Conversion 译作直接变换,指射频信号在解调之前不做频率变换,直接变换到基带,与超外差式先变频到中频再解调形成对照。
选项 B 错误。把 DC 读成直流(Direct Current),是把一个架构名称当成了供电方式。直接变换式收信机可以用电池供电,也可以用交流电源降压整流供电,与它是不是 DC 式毫无关系。缩写相同、含义不同,是本题的主要干扰。
选项 C 错误。介质电容(Dielectric Capacitor)只是调谐回路里的一种无源元件,很多架构都会用到。用它来解释一台收信机的工作原理,等于拿零件名称回答系统问题。
选项 D 错误。数字变频(Digital-Conversion)描述的是把变频放到数字化之后去做,属于软件无线电里的处理方式,与「解调前不做频率变换」这个定义正相反——数字变频一样要做变换,只是位置挪到了模数转换之后。
同一个 DC 在不同语境里指三样东西
读技术资料时,DC 至少对应三种含义:直流(Direct Current)说的是电流方向不随时间改变;直接变换(Direct-Conversion)说的是一种收信机架构;某些厂商文档里,DC 还可能只是某个器件编号或模式代码。判断依据是上下文——出现在电源、电池、电压一类的描述里,是直流;出现在架构比较、中频、基带一类的描述里,是直接变换。这类缩写题考的就是语境判断。
应试要点
记牢配对:DC 式=直接变换=零中频=解调前不做频率变换。与之相对的是超外差式,先变频到中频再解调。看到选项把 DC 解释成直流供电、电容介质或数字变频,一律排除。