超外差架构，作为通信领域里的一种经典结构，其核心思想是在一次混频的基础上，通过加入二次混频来进一步提升接收机的性能。这种架构在通信系统中应用广泛，特别是像CDMA、WCDMA、AMPS以及LTE-FDD等移动通信系统。
在超外差架构中，射频（RF）信号与本机振荡器（LO）产生的信号进行混频，从而得到一个中频（IF）信号。这个中频信号随后被解调，从而提取出有用的信息。LO的频率与RF载波频率之间的偏移会产生所谓的镜像信号，这是超外差架构中需要特别注意和处理的一个方面。当谈到全双工超外差架构时，意味着接收机和发射机共享同一套射频通道，并通过合路器连接到同一幅宽频天线。这种架构是典型的频分双工形式，即接收和发射使用不同的频段。在这种架构中，收发双工器起到了关键作用，它由两个滤波器组成，分别工作在接收和发射频率，确保信号的纯净和减少干扰。
接收滤波器的主要任务是抑制由发射通道泄露到接收通道的射频干扰信号，保证接收到的信号质量。而发射滤波器则负责抑制发射模块的噪声、杂散和谐波，防止对其他无线系统造成干扰。合路器作为前端器件，其性能对整体系统至关重要。接收滤波器的插损会影响接收机的噪声系数，而发射滤波器的插损则直接关系到发射信号的强度。在一些对性能要求极高的系统中，可能会采用高Q值的谐振器，如金属腔或陶磁介质滤波器，来作为收发合路器。
在某些特殊的应用场景中，接收机和发射机可能会使用各自独立的天线系统，这时合路器就可以被单独的滤波器所替代。但这样做会增加天线的成本和占用空间，因此在许多情况下，还是会选择使用收发合路器来实现收发通道的共享。在接收链路中，天线捕获的射频信号首先经过合路器，然后被低噪声放大器（LNA）增强。LNA在提高接收灵敏度的同时，还能在接收机的动态范围内调整增益，确保信号强度适中。随后，射频带通滤波器进一步清除发射机泄露信号和非线性产生的杂散与谐波。这种滤波器与合路器相比，插损和带外抑制要求相对较低，常采用SAW/BAW或LTCC技术实现。
信号接着进入另一个射频放大器，进一步放大以增强信号强度，减少后续混频器和其他组件产生的噪声对整体接收性能的影响。在混频器处，无线信号与本地振荡器产生的本振信号混合，将高频信号下变频到中频，便于后续处理。中频放大器和中频滤波器则负责抑制混频过程中产生的镜像信号和其他谐波。随后，信号进入I/Q解调器，进行第二次频率变换。这里，信号通过与本地振荡器信号混频，从中频转换为基带信号。I/Q解调器包含I路径和Q路径，分别产生两个正交基带信号：I信号和Q信号。这一过程中，90°移相器确保了本地振荡器信号的正确相移，从而生成相位差为90°的两个本地震荡信号。经过低通滤波器和基带放大器处理的信号，为AD转换器提供了清晰且增益足够的基带信号。转换为数字信号后，便可在数字基带中进行后续处理。
发射链路则与接收链路相反。数字基带信号首先通过DA转换器转为模拟信号，经过滤波和混频器上变频到中频。在I/Q调制器中，I信号和Q信号混合并再次上变频。信号随后经过中频放大和滤波，与本地振荡器信号混频，上变频到射频。可变增益放大器和驱动放大器进一步增强信号，直至适合功放驱动。功放将信号放大到系统设定的功率，通过收发双工器滤波后，最终由天线发射出去。为保证功放输出的稳定性和线性度，常在输出端口添加隔离器。
超外差架构核心功能就是通过混频器对信号进行频率的变换，无论是将低频信号上变频到高频进行发射，还是将接收到的高频信号下变频到低频进行处理，都是收发机的基本任务。在这个过程中，信号需要经过多次的功率放大和滤波，以确保信号的强度和纯净度满足通信要求。随着RFIC（射频集成电路）技术的不断进步，射频收发系统正在逐步走向更高的集成度。这意味着未来，我们可能会看到更多的功能被集成到单个芯片上，从而实现更小的体积、更低的功耗和更高的性能。这无疑将极大地推动通信技术的发展，为我们带来更加便捷、高效的通信体验。
