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手機射頻和混合信號集成問(wèn)題解決方案

作者: 時(shí)間:2011-08-17 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

一直以來(lái),蜂窩電話(huà)都使用超外差接收器和發(fā)射器。但是,隨著(zhù)對包含多標準(GSM、cdma2000和W-CDMA)的多模終端的需求不斷增長(cháng),直接轉換接收器和發(fā)射器架構變得日趨流行。在過(guò)去十年中,電路技術(shù)取得長(cháng)足發(fā)展,使得在單一芯片上各種不同的RF、和基帶處理功能成為可能。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/155891.htm

  一個(gè)典型的蜂窩收發(fā)器(見(jiàn)圖)包括RF前端、部分和實(shí)際的基帶處理部分。就接收器而言,通常的架構選擇包括直接轉換到直流、極低中頻(IF)和直接采樣。直接轉換到直流的方法會(huì )受直流偏移和低頻噪音干擾,而低IF可以減輕這類(lèi)干擾,但鏡像抑制卻是一個(gè)關(guān)鍵性挑戰。RF的直接采樣則存在一些固有缺陷,如低頻噪音、寬帶的交疊以及動(dòng)態(tài)范圍需求。

  在上述所有架構中,關(guān)鍵的挑戰是模擬和數字功能。一旦信號下變換為直流或極低中頻,不希望的干擾信號會(huì )伴隨有用信號產(chǎn)生,而且其強度明顯高于有用信號。對這種信號進(jìn)行數字化處理需要一個(gè)高動(dòng)態(tài)范圍的A/D轉換器,該轉換器必須具有出色的噪音和無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍性能。以GSM通信為例,偏移載波3MHz處的干擾信號比有用信號高76dB,而偏移600KHz處的干擾信號比有用信號高56dB。這確定了A/D轉換器的上限。

  此外,在參考靈敏度水平,A/D輸入端的有用信號可能只有1mV(-60dBV)。為了不降低噪音指數性能,量化噪音的基底必須足夠低,對1mV信號要求是在-80dBV。另一方面,CDMA和W-CDMA具有更低的信噪比要求,所以可容忍的量化噪音基底范圍相對較寬。

  高動(dòng)態(tài)范圍的Σ-Δ轉換器可以從連續時(shí)間轉換器到離散采樣時(shí)間轉換器等不同類(lèi)型的器件中進(jìn)行選擇。連續時(shí)間A/D轉換器的優(yōu)勢是提供了抗交疊濾波器,它可以嵌入作為轉換器的一部分。而離散時(shí)間轉換器則需要在轉換器前放置一個(gè)抗交疊濾波器,以消除頻譜鏡像。

  調制器的階數是影響動(dòng)態(tài)范圍的另一個(gè)設計參數。高階調制器可以增加動(dòng)態(tài)范圍,但會(huì )導致潛在的穩定性問(wèn)題。單位量化器與多位量化器之比也會(huì )影響動(dòng)態(tài)范圍特性。每個(gè)附加位可以提供6dB的動(dòng)態(tài)范圍,但這個(gè)拓撲結構需要在反饋通道中進(jìn)行不匹配修整,以獲得所需的動(dòng)態(tài)范圍。

  

  圖1: 直接轉換到直流的架構受制于直流偏移和1/f噪音問(wèn)題。其它的蜂窩收發(fā)器架構包括極低IF和直接采樣。

  在天線(xiàn)后端,盡早進(jìn)行數字化有助于獲得魯棒設計和更低的成本。模擬元件的寬容差要求可被免除,而數字模塊可以按數字工藝縮小幾何尺寸,從而減小芯片體積和相應成本。這還有助于走向真正的軟件無(wú)線(xiàn)電架構,其中A/D和數字后端模塊可以自動(dòng)適應CDMA、W-CDMA和GSM等標準。在選擇架構時(shí)必須考慮多模無(wú)線(xiàn)電新近提出的一些要求,如系統交接時(shí)W-CDMA和GSM要同時(shí)工作、為了提高容量要采用多樣性接收以及藍牙功能等。多個(gè)標準的同時(shí)工作將不允許功能模塊的復用,因而有可能增加裸片的尺寸和功耗。

  高動(dòng)態(tài)范圍A/D靠一個(gè)高速采樣時(shí)鐘提供時(shí)鐘信號,所以在設計和布局階段必須仔細考慮基底噪音及RF前端的耦合噪聲。來(lái)自RF采樣時(shí)鐘諧波的干擾如果處在通道帶寬之內的話(huà),可能會(huì )降低接收器的性能。一旦信號實(shí)現了數字化,一個(gè)公共的硬件平臺可用來(lái)提取期望信號,同時(shí)阻止干擾信號。幾項功能,如直流偏移抵消、自動(dòng)增益控制和頻率偏移校正等,在實(shí)際的數據解調之前可以作為的一部分被執行。這減輕了對DSP指令運算速度方面的要求,同時(shí)使無(wú)線(xiàn)電控制方式更加靈活。


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