低中频结构主要使用在接收机中。在发射机中，这种结构相比于直接变频或超外差结构并没有明显的优势。图6.21给出了可能的低中频结构模块图，从中也可以看到带相位偏移锁相环（OPLL）的超外差发射机模块图，其中OPLL作为射频上变频器和最后的传输射频滤波器。这种结构在GSM移动站中比较常见。使用GSM收发机是因为当需要较高的镜频抑制时，低中频结构更适合使用在半双工系统而非全双工系统中。

图6.21　低中频接收机和超外差发射机模块图

（一）低中频结构接收机

图6.21中的低中频接收机使用了数字双正交变频器来获得较高的镜频抑制。这种结构并非唯一的低中频结构。

在图6.21中，天线通过发射机/接收机（transmitter/receiver，Tx/Rx）开关控制与发射机/接收机相连接。这种结构在半双工收发机中经常使用，因为接收机和发射机虽然在不同的时隙中工作，但是它们共用一副天线。

接收机有两种工作模式，即正常接收模式和校准模式。在正常接收模式下，模式选择开关将前置选择器和低噪声放大器与正交下变频器相连，而校准开关处在开的状态。低中频结构接收机中的前置选择器只是作为接收机带通滤波器，而没有任何镜频抑制的功能。与其他结构类似，低噪声放大器通常决定了整个接收机的噪声系数，再通过前置选择器并由低噪声放大器放大后，接收到的射频期望信号和UHF正交LO信号（假定LO频率低于接收到的信号频率）在I/Q下变频器中混合产生低中频（GSM中为100 kHz）I/Q信号。低中频I/Q信号由低频放大器（low-frequencyamplifiers，LFA）放大并使用低通滤波器从高频混合结果中分离出来。在模数转换器输入端口，I/Q信号的幅值不平衡达到0.5～0.75 dB，而相位不平衡达到3°～5°。这种程度的不平衡会在期望信号频带导致-22～-25 dB的镜频串扰。为了避免直流偏移的传播，应在下变频器输出和模数转换器输入端口之间使用交流耦合或高通设计。

低频模拟I/Q信号最终通过模数转换器转变为数字信号。在模数转换器之后，所有的信号处理都在数字域中进行。I/Q的数字信号I'和Q'，携带有和低频模拟I/Q信号相同的失衡误差。I'和Q'失衡误差在进一步下变频为数字基带I/Q信号之前进行适当的补偿。在图6.21所示的低中频接收机结构中，这个补偿过程只在Q'信号上发生。补偿Q'有形式Qc=αQ'+β。其中，当I/Q信号完美平衡时，α=1，β=0。另外，信号在传输到下一级时并不发生变化，即Ic=I'。Ic和Qc信号在双正交数字下变频器中与数字LO I/Q信号混合，并产生四种基带信号（II、QQ、IQ、QI）。数字双正交下变频器最终的I信道输出Id是II和QQ的差，而Q信道的输出Qd是QI和IQ的和。在误差补偿之后，数字I/Q信号之间的相位不平衡会降低到0.4°，而幅值不平衡会降低到0.03 dB，因此镜频抑制可以提高到50 dB或者更高。(www.daowen.com)

当接收机工作在校准模式，模式开关连接发射器产生校准信号，校准开关闭合。校准信号有着和接收机载波信号相同的频率，并且直接馈给I/Q下变频器。校准信号在接收机中除了α和β分别置于1和0外，其在接收机和期望信号同样的处理。并且双正交下变频器不仅提供I/Q信号Ical和Qcal，还有镜像I和Q信号Iimg和Qimg（通过交换加减运算）——Ical=II-QQ，Qcal=IQ+QI，Iimg=II+QQ，Qimg=IQ-QI。补偿乘子α和β可以通过下式计算：

半双工器的空闲时隙可以用来给I/Q失衡误差进行补偿。补偿执行的频率取决于系统设计和电路性能。

（二）带OPLL的超外差发射机

图6.21所示是典型的GSM移动站发射机模块图。在正常传输模式中，甚高频（VHF）VCO_1得到供电并运行在44.9 MHz，但VHF VCO_2和其他有关接收机校准信号产生的电路是断电的。来自发射机数模转换器的I和Q基带信号在正交调制器中调制44.999 MHz的正交信号，形成GMSK中频信号。这个OPLL中的中频信号上变频为一个载波频率在890～915 MHz的GSM射频传输信号。OPLL由一个相位比较器、一个偏移降频混频器、一个发射机压控振荡器和环路滤波器组成。GMSK调制中频信号输入到相位比较器作为参考信号。OPLL既需要足够宽的带宽在发射机压控振荡器的输出重新产生有可接受相位误差的GMSK调制，但其带宽又一定要足够窄，能将杂散和噪声发射抑制到足够低的程度（可能比指标要求的值低得多）。从发射机压控振荡器输出的GMSK调制射频信号通过缓冲器和功率放大器放大到约30 dBm，并最终从天线发射。

在校准模式中，基带I/Q信号不含有任何调制信息。正交调制器的输出是频率为44.9 MHz的非调制信号。这个中频信号输入OPLL来产生频率在发射机频带内的射频信号。在校准模式中，VHF VCO_2也通电并运行频率为45.1MHz，校准开关闭合。因此缓冲放大器输出的射频传输信号穿过校准开关并和VCO_2信号（45.1 MHz）-起上变频，并产生接收机频带的信号。上变频器的输出通过接收机频带滤波器以获得纯净的接收机校准信号。在接收机校准模式中，关闭功率放大器以减少功耗。