TD-SCDMA手機射頻前端設計

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即便頻點(diǎn)f2處所要的信號不是點(diǎn)頻信號，交叉調制產(chǎn)物依然存在，且電平大小同樣由方程3給出，只是這時(shí)交叉調制產(chǎn)物的頻譜形狀不再是三角形，而是三角形與信號功率譜密度函數的卷積。上面得出的公式是基于正態(tài)噪聲這一假設的，一般干擾信號與正態(tài)噪聲相比更接近恒包絡(luò )信號，交叉調制產(chǎn)物會(huì )小一些，當干擾信號為恒包絡(luò )時(shí)，交叉調制產(chǎn)物為零。

圖3：阻塞信號二次項成份
對系統的影響模型

3GPP規定TD-SCDMA終端當存在一個(gè)調制類(lèi)型的干擾信號在±4.8MHz處，電平為-49dBm，系統靈敏度可下降3dB。如果我們認為靈敏度下降是因為交叉調制產(chǎn)物所導致的，只要交叉調制產(chǎn)物功率不大于靈敏度電平時(shí)的帶內總噪聲功率，則該指標就沒(méi)有問(wèn)題。假定接收通道噪聲系數為標準所要求的最低指標9dB，由此可以推出該指標所要求的等效三階截止點(diǎn)，該三階截止點(diǎn)與輸入阻塞信號的頻率偏移量有關(guān)，因為接收通道包括信道選擇濾波器。

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阻塞信號二次項成份對系統的影響模型如圖3。阻塞信號的二次失真產(chǎn)物由三部分構成，當阻塞信號為平穩正態(tài)過(guò)程時(shí)，這三部分產(chǎn)物功率相等，功率大小圖3已標出。注意圖3中的公式是基于正態(tài)噪聲這一假設的，一般干擾信號與正態(tài)噪聲相比更接近恒包絡(luò )信號，低頻交流產(chǎn)物會(huì )小一些，當干擾信號為恒包絡(luò )時(shí)， 低頻交流產(chǎn)物為零。該干擾模型僅是針對零中頻接收機而言，零中頻接收機可簡(jiǎn)單等效成一個(gè)混頻器，混頻器輸出包含本振頻率與輸入信號頻率的各種組合分量，而該干擾模型即是輸入信號的二次與本振頻率零次的組合分量，該組合分量中的低頻交流成份與直流成份恰好落在我們要的頻帶內，會(huì )影響系統性能。直流成份的影響也就是通常所說(shuō)的DC-offset，MAX2392有專(zhuān)門(mén)的DC-Offset去除電路，而低頻交流成份則無(wú)法去除。

3GPP規定TD-SCDMA終端當存在一個(gè)調制類(lèi)型的干擾信號在±4.8MHz處，電平為-49dBm，系統靈敏度可下降3dB。如果認為靈敏度下降是因為阻塞信號二次項成份中的低頻交流產(chǎn)物所導致的，只要該產(chǎn)物不大于靈敏度電平時(shí)的帶內總噪聲功率，則該指標就沒(méi)有問(wèn)題。假定接收通道噪聲系數為標準所要求的最低指標為9dB，由此可以推出該指標所要求的等效二階截止點(diǎn)，該二階截止點(diǎn)與輸入阻塞信號的頻率偏移量有關(guān)，因為接收通道包括信道選擇濾波器。

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MAX2392有四種工作模式，在沒(méi)有干擾而且信號較弱時(shí)，建議采用HGML模式；上面阻塞指標所討論的情況應該是信號很弱，而且有較強干擾，這時(shí)建議將MAX2392置為HGHL模式。通過(guò)討論我們得到兩個(gè)射頻通道指標：IP₂和IP₃，關(guān)于IP₃，下面所要討論的雙音互調指標會(huì )有更高要求。方程5給出了阻塞指標所要求的IP₂應大于3dBm，圖1的參考設計在該指標上有很大余量。

c)雙音互調指標。無(wú)論是零中頻接收機還是超外差接收機都會(huì )面臨雙音互調干擾問(wèn)題。影響該指標的主要是混頻器及前面各級有源器件，混頻器后面電路因有信道濾波器的緣故，對此指標影響不大。3GPP規定TD-SCDMA終端當存在兩個(gè)干擾信號，一個(gè)為調制類(lèi)型的干擾信號，在±6.4MHz處，電平為-46dBm，另一個(gè)為點(diǎn)頻類(lèi)型干擾信號，在±3.2MHz處，電平為-46dBm，系統靈敏度可下降3dB。如果認為靈敏度下降是因為互調產(chǎn)物所導致的，只要該產(chǎn)物功率不大于靈敏度電平時(shí)的帶內總噪聲功率，則該指標就沒(méi)有問(wèn)題。假定接收通道噪聲系數為標準所要求的最低指標為9dB，由此可以推出該指標所要求的等效三階截止點(diǎn)，該三階截止點(diǎn)與輸入干擾信號的頻率偏移量有關(guān)，因為接收通道包括信道選擇濾波器。

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針對互調抑制指標所討論的情況，MAX2392應設置為HGHL模式，在該模式下，圖1所示參考設計完全能夠滿(mǎn)足該指標要求，且有一定余量。

接收機信道選擇性要求

TD-SCDMA標準規定的與接收機線(xiàn)性幅頻特性有關(guān)的指標包括：ACS、阻塞、雜散響應、交調抑制。阻塞與雜散響應點(diǎn)遠離TD-SCDMA頻段時(shí)，可通過(guò)選擇射頻前端的頻段濾波器加以解決，對于頻段內的阻塞干擾和雜散響應點(diǎn)，及雙音互調干擾，是要通過(guò)信道濾波器加以濾除。對于超外差結構的接收機來(lái)講，信道濾波器就是混頻器后通常采用的聲表面波濾波器。MAX2392是零中頻接收芯片，它的信道濾波器是I/Q支路上的有源低通濾波器，這已集成在芯片內部而且指標很高。ACS是3GPP對接收機所規定的唯一的一個(gè)純射頻技術(shù)指標，它直接規定了接收機信道濾波器對鄰近信道(±1.6MHz)的抑制程度為33dB。帶內阻塞指標規定當±3.2MHz處存在-61dBm的調制干擾時(shí)，或±4.8MHz處存在-49dBm的調制干擾時(shí)，系統靈敏度允許下降3dB。如果認為靈敏度下降是因為阻塞干擾直接透過(guò)濾波器加到基帶單元輸入端口所導致的，而不考慮非線(xiàn)性和倒易混頻的影響，只要透過(guò)去的干擾功率不大于靈敏度電平時(shí)的帶內總噪聲功率，則該指標就沒(méi)有問(wèn)題。假定接收通道噪聲系數為標準所要求的最低指標(9dB)，可以推出該指標所要求的信道濾波器帶外抑制特性：

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雙音互調指標規定的兩個(gè)干擾信號，一個(gè)是點(diǎn)頻干擾，另一個(gè)是己調類(lèi)型干擾，點(diǎn)頻干擾其特征明顯，基帶很容易處理掉，這里只考慮已調干擾的影響，按與上面帶內阻塞同樣的分析方法可推出：

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至此，對信道濾波器帶外抑制特性我們有了4個(gè)參數，即該濾波器對±1.6MHz通道相對抑制應不小于33dB，對±3.2MHz通道相對抑制應不小于43dB，對±4.8MHz通道相對抑制應不小于55dB，對±6.4MHz通道相對抑制應不小于58dB。MAX2392信道選擇濾波器指標遠遠高于上述四點(diǎn)要求，關(guān)于濾波器的頻響特性曲線(xiàn)請參考MAX2329數據手冊。

相位噪聲

TD-SCDMA標準沒(méi)有明確提出收發(fā)信機相位噪聲指標，但標準規定的很多其它指標與相位噪聲有關(guān)：發(fā)射信號調制精度EVM指標與發(fā)通道鎖相環(huán)的相位噪聲有關(guān)，方程1給出了它們之間的關(guān)系，其實(shí)EVM主要還是由非線(xiàn)性指標所決定的，除非鎖相環(huán)指標太差；接收機靈敏度與接收通道本振相位噪聲指標有關(guān)，但靈敏度指標對相位噪聲要求不高，即便是16QAM信號也是一樣，影響靈敏度的主要還是加性白噪聲；頻率穩準度指標與收發(fā)鎖相環(huán)指標均有關(guān)。頻率穩準度指標好像在講頻率精確度問(wèn)題，但仔細琢磨一下標準規定的測試方法，就會(huì )明白頻率穩準度指標與噪聲系數、接收發(fā)射通道本振相位噪聲、基帶單元頻率估值算法有關(guān)。該指標主要取決于基帶算法和發(fā)射通道鎖相環(huán)相位噪聲，圖1所示參考設計中發(fā)射芯片MAX2507的鎖相環(huán)是∑-△型鎖相環(huán)，相位噪聲指標非常高；阻塞指標、雙音互調指標與接收通道本振相位噪聲指標有關(guān)。阻塞指標、雙音互調指標對系統的影響有一個(gè)途徑就是倒易混頻。在阻塞抑制指標和雙音互調指標中都提到允許接收機靈敏度下降3dB，如果認為靈敏度下降的原因全部是由倒易混頻產(chǎn)物導致的，則只要該產(chǎn)物功率不大于靈敏度電平時(shí)的帶內總噪聲功率，該指標就沒(méi)有問(wèn)題。仍假定接收通道噪聲系數為標準所要求的最低指標(9dB)，可以導出一個(gè)限制本振遠端噪聲底的指標:

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在阻塞及雙音互調指標中提到的最大干擾功率為-46dBm點(diǎn)頻信號，偏離有用信號中心為3.2MHz，將該值代入上式，得到關(guān)于接收機本振相噪的一個(gè)指標：本振相位噪聲在偏離中心3.2MHz外，必須優(yōu)于-119dBc/Hz。MAX2392在該點(diǎn)處的相位噪聲遠優(yōu)于此最低要求。

零中頻接收機與DC-Offset

但凡零中頻接收機都有DC-offset問(wèn)題，DC-offset的產(chǎn)生有這樣幾個(gè)原因：本振自混、混頻器偶次項非線(xiàn)性失真產(chǎn)物、平衡混頻器正反向導通時(shí)間不相等、平衡混頻器負載不平衡等。不管是怎樣產(chǎn)生的，重點(diǎn)是去除該直流偏移量。對于一個(gè)電路來(lái)說(shuō)，它要除去直流分量而保留交流分量，那么它必然是一個(gè)高通型濾波器，應該如何設計這一高通濾波器，又如何方便地調整濾波器參數？一般有三種情況：一是采用固定高通濾波器，以不變應萬(wàn)變，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是響應時(shí)間長(cháng)；二是采用一個(gè)高拐點(diǎn)的高通濾波器，該濾波器只是在特定時(shí)間起作用，響應速度快，響應完后電路記住其響應終值，然后利用該終值去對消通道上的直流偏移量，其缺點(diǎn)是環(huán)境改變后，記錄的以前的響應終值無(wú)法對消直流偏移量；三是靈活改變高通濾波器的拐點(diǎn)，很明顯它綜合了上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。