設(shè)計無線電使用零中頻架構(gòu)有什么優(yōu)勢

　　零中頻（ZIF） 架構(gòu)自無線電初期即已出現(xiàn)。如今，ZIF架構(gòu)可以在幾乎所有消費無線電應(yīng)用中找到，無論是電視、手機，還是藍牙技術(shù)。

　　零中頻（ZIF） 架構(gòu)之所以得到如此廣泛的普及，主要是因為經(jīng)驗一再地證明了，在任何無線電技術(shù)中，該架構(gòu)具有最低的成本、最低的功耗和最小的尺寸等優(yōu)勢。從歷史上來看，該架構(gòu)在要求高性能的應(yīng)用中運用較少。然而，在無線連接需求不斷增長、頻譜變得日益擁擠的情況下，就需要改變現(xiàn)狀，以便在基礎(chǔ)設(shè)施中繼續(xù)經(jīng)濟地部署無線電技術(shù)，為我們的無線需求提供支撐。當代的零中頻架構(gòu)可以滿足這些需求，因為這些架構(gòu)面臨的諸多普遍性缺陷已通過工藝、設(shè)計、分區(qū)和算法的組合得到克服。ZIF技術(shù)取得的最新進步對現(xiàn)有高性能無線電架構(gòu)形成了挑戰(zhàn)，其帶來的新產(chǎn)品取得了性能上的突破，能夠?qū)崿F(xiàn)ZIF技術(shù)以前望塵莫及的新型應(yīng)用。本文將探討ZIF架構(gòu)的諸多優(yōu)勢，介紹這些優(yōu)勢可使無線電設(shè)計性能達到的新高度。

　　無線電工程師面臨的挑戰(zhàn)

　　不斷增多的需求給當今的收發(fā)器架構(gòu)師帶來了挑戰(zhàn)，因為我們對無線設(shè)備和應(yīng)用的需求呈持續(xù)增長之勢。結(jié)果，消費者需要持續(xù)訪問更多的帶寬數(shù)年以來，設(shè)計師已經(jīng)從單載波無線電走向多載波無線電技術(shù)。當一個頻段的頻譜被全部占用時，就分配新的頻段；目前，必須為40多個無線頻段提供服務(wù)。由于運營商在多個頻段都有頻譜，并且這些資源必須協(xié)調(diào)起來，所以，如今的趨勢是走向載波聚合，而載波聚合則會導(dǎo)致多頻段無線電。這又會帶來更多的無線電，其性能更高，需要更優(yōu)秀的帶外抑制性能，更出色的輻射性能，以及更低的功耗水平。雖然無線需求在快速增長，但功耗和空間預(yù)算并未增長。事實上，在功耗和空間節(jié)省需求不斷增強的條件下，同時降低碳排放和物理尺寸非常重要。為了實現(xiàn)這些目標，需要從新的視角去認識無線電架構(gòu)和分區(qū)。

　　集成

　　為了增加特定設(shè)計中的無線電數(shù)目，必須減小每件無線電器件的尺寸。傳統(tǒng)方法是逐步把更多的設(shè)計集成到一片硅片當中。雖然從數(shù)字角度來看，這樣做可能是合理的，但是，為了集成而集成模擬功能的做法不見得有意義。其中一個原因是，無線電中的許多模擬功能是無法有效集成的。例如，在圖1所示的傳統(tǒng)中頻采樣接收器中，中頻采樣架構(gòu)有四個基本級：低噪聲增益和射頻選擇級、頻率轉(zhuǎn)換級、中頻增益和選擇級以及檢測級。選擇級一般使用SAW濾波器這些器件都不能集成，因此，必須部署在片外。雖然射頻選擇級是由壓電或機械器件提供的，但有時中頻濾波器會使用LC濾波器。盡管LC濾波器有時可能會集成到單片結(jié)構(gòu)中，但是，濾波器性能的犧牲（Q和插入損耗）以及數(shù)字化器（檢波器）采樣速率必要的增加會提高總功耗。數(shù)字化器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）必須以低成本CMOS工 藝制成，以使 成 本和功耗保持于合理水平。當然可以用雙極性工藝制造，但結(jié)果會導(dǎo)致器件尺寸和功耗的增加，有悖于優(yōu)化尺寸的初衷。所以，標準CMOS工藝是這種功能的最佳制造工藝。這就為集成高性能放大器，尤其是中頻級，造成了極大的挑戰(zhàn)。雖然CMOS工藝可以集成放大器，但是很難從針對低功耗和低電壓而優(yōu)化過的工藝中取得需要的性能。另外，在片上集成混頻器和中頻放大器要求把級間信號路由到片外，以便訪問中頻和抗混疊濾波器，然后再數(shù)字化，因而失去了集成的諸多優(yōu)勢。這樣做就達不到集成的目的，因為結(jié)果會增加引腳數(shù)和封裝尺寸。另外，關(guān)鍵的模擬信號每次通過一個封裝引腳時，就會犧牲一些性能。