半導(dǎo)體簡(jiǎn)化直接變頻設(shè)計(jì)

隨著半導(dǎo)體工藝的不斷進(jìn)步，集成電路得以具備無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施直接變頻接收機(jī)所需的性能，能夠滿(mǎn)足多模式通信系統(tǒng)的需求。
作者：Cecile Masse
直接變頻架構(gòu)促使著寬帶無(wú)線(xiàn)電支持第三代(3G)和第四代(4G)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的多模式和多標(biāo)準(zhǔn)要求，隨之要求能夠處理全球400 MHz至4 GHz范圍內(nèi)的信號(hào)，因而基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)商尋求系統(tǒng)器件達(dá)到新的性能水平。幸運(yùn)的是，隨著硅鍺(SiGe)和CMOS半導(dǎo)體工藝的不斷改進(jìn)，集成度得以提高，同時(shí)功耗有所下降。利用直接變頻架構(gòu)，無(wú)線(xiàn)電設(shè)計(jì)人員還能夠?qū)崿F(xiàn)較寬的設(shè)計(jì)頻率范圍，并可在單個(gè)硬件平臺(tái)上調(diào)整帶寬。與無(wú)線(xiàn)基站的傳統(tǒng)IF采樣接收機(jī)方法相比，該架構(gòu)具有許多優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合平衡防阻塞的RF解調(diào)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，利用自適應(yīng)性校正技術(shù)來(lái)處理殘余信號(hào)損壞。
3G長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)支持1.4至20 MHz范圍內(nèi)的各種通道帶寬。無(wú)論設(shè)備支持僅LTE載波，還是3G (WCDMA)或LTE (OFDM)混合載波，通常要求采用的最低帶寬是20 MHz。由于帶寬范圍很寬，因此可以接收多個(gè)相鄰或非相鄰載波。例如，20MHz帶寬內(nèi)可容納多達(dá)四個(gè)相鄰WCDMA信號(hào)。
對(duì)于寬帶接收機(jī)設(shè)計(jì)，所面臨的挑戰(zhàn)是如何在存在高干擾信號(hào)的情況下解調(diào)低電平、高數(shù)據(jù)速率信號(hào)。根據(jù)定義，多載波RF接收機(jī)不具備模擬通道選擇性，而無(wú)用阻塞信號(hào)未經(jīng)衰減就會(huì)抵達(dá)ADC，這就要求接收機(jī)構(gòu)建模塊（尤其是ADC）具有高動(dòng)態(tài)范圍。例如，3G LTE阻塞要求則需要比所需信號(hào)高60 dB的窄帶阻塞。因此，多載波接收機(jī)應(yīng)當(dāng)具有高輸入1dB壓縮點(diǎn)、高分辨率ADC和某種形式的自動(dòng)增益控制(AGC)，將阻塞信號(hào)電平維持在ADC的滿(mǎn)量程(FS)電平以下。
而且必須在可接受的接收機(jī)靈敏度下，實(shí)現(xiàn)這種對(duì)阻塞信號(hào)的抗擾度。設(shè)計(jì)用于支持3G LTE標(biāo)準(zhǔn)的基站接收機(jī)必須具備優(yōu)于5 dB的噪聲系數(shù)(NF)。為了完全達(dá)到這種性能水平，下變頻混頻器或解調(diào)器一般前置一些低噪聲放大器(LNA)級(jí)。