可調高效多通道高性能分集接收機

　　引言

　　利用分集接收機構建通信系統會(huì )帶來(lái)較高的器件數目、功耗、板級空間占用以及信號布線(xiàn)。為了降低RF組件數量，可以使用正交解調器的直接轉換架構。I/Q 的不匹配會(huì )使得構建高性能接收器較為困難。這種架構要求在 RF 輸入和占用大量板級空間的基帶數字輸出之間安裝一些組件。超外差接收機只需要一個(gè)ADC，而正交解調器則需要一個(gè)雙通道 ADC 來(lái)處理現實(shí)及鏡像模擬。對于單載波系統而言，這種情況或許是可以接受的;但是分集和直接轉換接收機可以有效地用于多通道系統嗎?

　　為什么選擇分集接收機

　　在通信系統中，設置接收機規范是為了適應小接收輸入功率。諸如蜂窩收發(fā)器基站 (BTS) 的系統可接收來(lái)自手機的信號，而發(fā)射信號的手機可能處在一些極大衰減信號的環(huán)境中，例如：車(chē)庫、多層建筑或擁擠的市區。手機發(fā)射的信號會(huì )從許多不同反射路徑多次到達BTS。僅使用一個(gè)天線(xiàn)和接收機，相同信號的許多版本便會(huì )出現在接收天線(xiàn)上，每個(gè)版本的信號都具有不同的相位和幅值。瞬時(shí)相位關(guān)系使得信號建設性地或破壞性地增加。例如，移動(dòng)電話(huà)中，移動(dòng)發(fā)送器并非完全固定在某一個(gè)空間位置，因此天線(xiàn)上的累積不斷變化。這種現象被稱(chēng)為快速衰落，其會(huì )導致信號的漏接收。

　　使用分集天線(xiàn)可增加搜索到具有足夠接收強度信號的機率，因為這種天線(xiàn)為物理隔離式天線(xiàn)。一根天線(xiàn)可能正受到破壞性的干擾，而其他天線(xiàn)則可能不會(huì )。這就是分集天線(xiàn)。

　　為了對信號進(jìn)行解調，我們利用解調信號要求的最小信噪比 (SNR) 構建了通信鏈路。分集接收機考慮到了信號在最小 SNR 以上到達 BTS 的最高概率。要想構建一個(gè)分集接收機，至少需要為每一個(gè)通道多添加一條接收路徑。這可能會(huì )使電子產(chǎn)品和天線(xiàn)的成本翻一倍。但是，如果它擴展了 BTS 的接收距離并提高了接收質(zhì)量，那么這種成本代價(jià)還是值得的。它可以減少所需基站的數量，從而降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的基本建設成本。

　　為什么選擇 ZIF

　　零中頻 (ZIF) 接收機可完成從射頻到基帶的直接轉換，您在超外差接收機上找不到中頻 (IF)。其優(yōu)點(diǎn)是最小化的 RF 組件數量、更容易濾波以及更低的采樣速率。使用分集接收機，所需組件增加了一倍，增加了組件成本、板級空間以及功耗。ZIF 接收機所需組件更少，降低了功耗，節省了 RF 部分的板級空間。

　　為什么選擇集成正交接收機

　　拋開(kāi)一些獨立組件來(lái)構建 ZIF 接收機較為困難，并且會(huì )占用相當多的板級空間。信號被轉換為正交后，在混頻器輸出和雙通道 ADC 輸入之間有兩條基帶模擬路徑，包括分立增益放大器和濾波器。沿現實(shí)及鏡像信號路徑分布的組件之間增益和相位的不匹配會(huì )形成帶內噪聲，因為理想復雜運算中去除的一些鏡像現在又如相關(guān)信號一樣出現在相同位置上。帶內低級鏡像降低了帶內 SNR 和誤差矢量幅度 (EVM)，從而帶來(lái)通信通道的高誤碼率 (BER)。

　　但是，高度集成的 ZIF 接收機(例如：TI 推出的 TRF3710)可以解決最小化路徑不匹配問(wèn)題。I和Q模擬路徑現在均位于同一顆芯片上。這些路徑會(huì )得到非常好的匹配，因為它們之間幾乎不存在工藝、溫度或電壓差異。該器件包含了一個(gè)復雜的混頻器、一個(gè) 24dB 可編程增益放大器 (PGA)、一個(gè)可編程8階低通抗混淆 ADC 輸入濾波器，以及一個(gè)直接連至雙通道 ADC 的驅動(dòng)放大器。此外，它還包含了一個(gè) DC 偏移校正模塊，對于最小化模擬輸出的 DC 偏移分量極為有用。集成所有這些必需功能后，對于用戶(hù)而言，ZIF架構變得簡(jiǎn)單。I和Q路徑得到了匹配，同時(shí)保持了較好的 EVM。通過(guò)將信號鏈的大部分集成到一個(gè)小封裝中，便可以在不犧牲板級空間或性能的情況下使用分集接收路徑。