在对学习雷达相关理论的过程中，会经常碰到射频（英文全称Radio Frequency，简称RF）、中频（英文全称Intermediate frequency，简称IF）、零中频（英文全称Zero Intermediate frequency，简称ZIF）、基带（英文全称Base-Band）、视频（英文全称Video）这几种术语，各种论文、文章、博客的定义不是非常统一，解释的也不是特别清楚，本期文章拟针对这部分内容做探讨。
为了将几者之间的区别阐述清楚，特绘制了一张典型的雷达接收机框图，如图1所示。为了聚焦本文所论述的重点内容，对接收机进行了一定的简化处理，且假设为相参雷达。
图1 雷达接收机简图
二、射频到中频
在空间中传播的电磁波经过接收天线，转为电信号，即射频信号，其载频就是雷达的工作频率，射频信号经过完成多级放大、滤波等功能的射频前端处理后，进入后续处理，这个时候中心频率一般都比较高，分段也是明确的（相关阅读，本公众号文章《狼与狈—导航雷达S波段和X波段的区别》）。比如精卫板卡大量配备的导航雷达，大都是X波段，频率在9GHz以上。
射频信号经过本振输入的混频器后，变为中频信号。混频器工作原理见图2，详细解释参见引文1。fs即为射频信号，fIF即为中频信号，中频信号大都在几十MHz到几百MHz范围。
混频器将放大后的射频信号与接收机时钟产生的本振信号混频，输出信号频率等于两路输入信号频率的和或差。这种频率变换是不失真的，即调制方式和所携带的信息不变。混频的作用就是将已调波的频谱不失真地搬移到中频上。混频器的最大的作用就是接收信号转换到一个较低的频率上，理想情况下是线性频谱搬移。射频和中频在时域特性上，输出、输入波形相同，但其载频（即中心频率）不同，在频域特性上，频谱结构、带宽相同，但载频不同，见图3（部分图引自参考文献2），从图中可以看出，射频下变频到中频，时域的包络形状是不变的，变化的是载频不同，直观上看也就是变“稀疏”了，这是因为中频频率较低的缘故。从频域上看，频谱的结构、带宽均未发生变化，仅仅是在坐标轴上进行了平移。
获取到中频信号后，需要通过下变频去除载频（其变频的基本原理与射频到中频相同），变成零中频信号，这个零中频信号就是基带信号，因此，零中频信号和基带信号的定义是相同的。图4给出了中频到基带信号时域和频域的变化示意，可以看出，从时域上看，其载波频率已经消失，保留了波形的包络特征，这就是可供雷达终端显示的视频信息。从频域上看，频谱结构、带宽相同，但中心频率变为了0。
引文4作者使用matlab对中频采样信号和IQ频谱进行了仿真（中频50MHz、滤波器带宽20MHz），如图5和图6所示。
然而从图4也可以看出，基带信号因为中心频率被搬移到DC(即0)，从而有一半的带宽落入到了负频率范围，这点在物理意义上很难解释，但是，这一半带宽的负频率却切切实实携带了有用的信息。那么，该如何表征这一半的信息呢？这就需要将引入复信号来表示基带信号，这也是很多文献所提到的，射频和中频部分都是实信号（单通道），而基带信号是一种复信号（IQ信号双通道）的原因（引文3）。IQ信号又称同向正交信号，I为in-phase（同相），Q为quadrature（正交），与I的相位相差90°，IQ信号各占用一半的信号带宽。
IQ信号产生以后，就可以在时域进行传统的信号处理、数据处理等工作，进而产生点迹、航迹信息上显。（相关阅读，本公众号文章《点迹和航迹的区别与联系》）。
前面已经提到，基带信号是一种复信号，而视频是最终要在雷达终端上显示的内容（包括在P显、A显、放大显等），因此，视频就是基带信号的幅度信息，其计算类似于直角三角形勾股定理，已知两个直角边（实部和虚部）求斜边（幅度信息即视频）。对于脉冲非相参雷达，中频可以直接通过包络检波的方式直接转为视频信息。
随着ADC器件的采样速率和深度等性能越来越高，现在的ADC芯片能够直接对中频信号乃至射频进行直接采样，更加符合在软件定义无线电中ADC尽可能地向天线端靠近，达到尽早以数字方式处理信号的要求。
根据采样频率的不同，可以分为射频直接采样、中频采样、IQ采样。射频采样和中频采样只需要一路ADC（因为为实信号），采样结果为一组数字序列，而IQ采样需要两路ADC，采样结果为两组数字序列，其中最低采样频率遵循奈奎斯特采样定理。三者采样的区别包括载波频率、采样通道数、采样率等。
假设雷达射频载波频率为9GHz，中频载波频率为100MHz，信号带宽为20MHz，如果都采用低通采样（类似的还有带通采样，请读者自行检索相关资料）。
射频采样所需采样频率为2×射频载波频率+信号带宽=2×9GHz+20MHz=18.02GHz，单通道。
中频采样所需采样频率为2×中频载波频率+信号带宽=2×100MHz+20MHz=220MHz，单通道。
IQ信号采样，因IQ信号各占用一半信号带宽，所以IQ信号采样率只需为20MHz即可，双通道。
由此可见，IQ采样的采样率更低，即使考虑两路采样的因素，数据量仍然更小，故而在信号采集存储和数字信号处理中具有优势（引文4）。
然而IQ采样硬件结构复杂，同时IQ采样对硬件的性能要求很高，理想的IQ采样需要两路信号幅度相等（即IQ两路平衡），相位相差90度（即IQ两路正交）。实际的硬件很难满足IQ采样的两路平衡和正交要求，因而会引入额外的性能下降。为了避免IQ采样硬件的不平衡和非正交性带来的性能下降，现在大都采用先中频采样再使用数字下变频得到IQ数据的方法，可以算是中频采样和IQ采样的结合。
针对此类需求，雷海已经完成相关硬件研发，AD/DA8通道、高达4GHz采样能够很好的应用于中频采样需求，见图7所示，见本公众号相关文章《雷达目标回波模拟中的中频信号硬件处理技术》。
射频频率较高，如果在模拟域处理，不利于放大器做增益控制，相关器件也都比较复杂且昂贵。如果在数字域处理，这就需要极高的采样速率，对器件、后续处理均会面临较大压力，且性价比不高。因此，较为可行的方式就是将射频移到中频，一是实现相对简单，二是数字化成为可能，可以取得更好的性能。
根据天线尺寸和波长的关系，天线的长短和波长成正比，和频率成反比，往往是1/4波长，而频率越低，波长越长。基带信号频率一般较低，如果直接送天线传输，天线的尺寸就会比较大，不利于工程实现。
不一定。如果仅有频域（特别是与载波频率相关）的处理，就不要到基带信号，比如要测速，就需要在中频进行处理。因为测速需要利用多普勒效应，需要获取发射频率和接收频率的频率差。现在广泛使用的测距调频连续波雷达就类似，见图8（相关阅读，本公众号文章《毫米波雷达测距原理介绍》）。而在传统的脉冲雷达中，需要在时域进行处理，根据发射信号和回波信号脉冲前沿的时间差，可以计算得到目标距雷达的距离，就需要基带信号和视频信号。
在非相参雷达中，一般采用单级振荡式发射机（如磁控管导航雷达），其结构简单，成本低，频率稳定度低，不具有相位相参特性。因此，没有复信号特征的基带信号，仅有视频信息。（相关阅读，本公众号文章《雷海科普：相参雷达与非相参雷达》）。