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          TD-SCDMA手機(jī)射頻前端設(shè)計(jì)

          作者: 時(shí)間:2009-07-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          圖2是以放大器為例來說明交叉調(diào)制現(xiàn)象,混頻器也有交叉調(diào)制現(xiàn)象。圖2中f1頻點(diǎn)處信號(hào)可認(rèn)為是阻塞信號(hào),假定其功率譜密度函數(shù)為矩形函數(shù),頻點(diǎn)f2處點(diǎn)頻信號(hào)是所要的信號(hào),由圖中看到在輸出信號(hào)頻譜中f2處有三角型頻譜出現(xiàn),這也就是所說的交叉調(diào)制產(chǎn)物,該交叉調(diào)制產(chǎn)物大小與通道三階截止點(diǎn)有關(guān),當(dāng)輸入阻塞信號(hào)為平穩(wěn)正態(tài)過程時(shí),交叉調(diào)制產(chǎn)物功率可由方程3算出:

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/166924.htm

          EQ3

          即便頻點(diǎn)f2處所要的信號(hào)不是點(diǎn)頻信號(hào),交叉調(diào)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(diào)制產(chǎn)物的頻譜形狀不再是三角形,而是三角形與信號(hào)功率譜密度函數(shù)的卷積。上面得出的公式是基于正態(tài)噪聲這一假設(shè)的,一般干擾信號(hào)與正態(tài)噪聲相比更接近恒包絡(luò)信號(hào),交叉調(diào)制產(chǎn)物會(huì)小一些,當(dāng)干擾信號(hào)為恒包絡(luò)時(shí),交叉調(diào)制產(chǎn)物為零。

          圖3:阻塞信號(hào)二次項(xiàng)成份
          對(duì)系統(tǒng)的影響模型

          3GPP規(guī)定終端當(dāng)存在一個(gè)調(diào)制類型的干擾信號(hào)在±4.8MHz處,電平為-49dBm,系統(tǒng)靈敏度可下降3dB。如果我們認(rèn)為靈敏度下降是因?yàn)榻徊嬲{(diào)制產(chǎn)物所導(dǎo)致的,只要交叉調(diào)制產(chǎn)物功率不大于靈敏度電平時(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率,則該指標(biāo)就沒有問題。假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)9dB,由此可以推出該指標(biāo)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(hào)的頻率偏移量有關(guān),因?yàn)榻邮胀ǖ腊ㄐ诺肋x擇濾波器。

          EQ4

          阻塞信號(hào)二次項(xiàng)成份對(duì)系統(tǒng)的影響模型如圖3。阻塞信號(hào)的二次失真產(chǎn)物由三部分構(gòu)成,當(dāng)阻塞信號(hào)為平穩(wěn)正態(tài)過程時(shí),這三部分產(chǎn)物功率相等,功率大小圖3已標(biāo)出。注意圖3中的公式是基于正態(tài)噪聲這一假設(shè)的,一般干擾信號(hào)與正態(tài)噪聲相比更接近恒包絡(luò)信號(hào),低頻交流產(chǎn)物會(huì)小一些,當(dāng)干擾信號(hào)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(duì)零中頻接收機(jī)而言,零中頻接收機(jī)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(hào)頻率的各種組合分量,而該干擾模型即是輸入信號(hào)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(nèi),會(huì)影響系統(tǒng)性能。直流成份的影響也就是通常所說的DC-offset,MAX2392有專門的DC-Offset去除電路,而低頻交流成份則無法去除。

          3GPP規(guī)定終端當(dāng)存在一個(gè)調(diào)制類型的干擾信號(hào)在±4.8MHz處,電平為-49dBm,系統(tǒng)靈敏度可下降3dB。如果認(rèn)為靈敏度下降是因?yàn)樽枞盘?hào)二次項(xiàng)成份中的低頻交流產(chǎn)物所導(dǎo)致的,只要該產(chǎn)物不大于靈敏度電平時(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率,則該指標(biāo)就沒有問題。假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)為9dB,由此可以推出該指標(biāo)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(hào)的頻率偏移量有關(guān),因?yàn)榻邮胀ǖ腊ㄐ诺肋x擇濾波器。

          EQ5

          MAX2392有四種工作模式,在沒有干擾而且信號(hào)較弱時(shí),建議采用HGML模式;上面阻塞指標(biāo)所討論的情況應(yīng)該是信號(hào)很弱,而且有較強(qiáng)干擾,這時(shí)建議將MAX2392置為HGHL模式。通過討論我們得到兩個(gè)通道指標(biāo):IP2和IP3,關(guān)于IP3,下面所要討論的雙音互調(diào)指標(biāo)會(huì)有更高要求。方程5給出了阻塞指標(biāo)所要求的IP2應(yīng)大于3dBm,圖1的參考在該指標(biāo)上有很大余量。

          c)雙音互調(diào)指標(biāo)。無論是零中頻接收機(jī)還是超外差接收機(jī)都會(huì)面臨雙音互調(diào)干擾問題。影響該指標(biāo)的主要是混頻器及前面各級(jí)有源器件,混頻器后面電路因有信道濾波器的緣故,對(duì)此指標(biāo)影響不大。3GPP規(guī)定終端當(dāng)存在兩個(gè)干擾信號(hào),一個(gè)為調(diào)制類型的干擾信號(hào),在±6.4MHz處,電平為-46dBm,另一個(gè)為點(diǎn)頻類型干擾信號(hào),在±3.2MHz處,電平為-46dBm,系統(tǒng)靈敏度可下降3dB。如果認(rèn)為靈敏度下降是因?yàn)榛フ{(diào)產(chǎn)物所導(dǎo)致的,只要該產(chǎn)物功率不大于靈敏度電平時(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率,則該指標(biāo)就沒有問題。假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)為9dB,由此可以推出該指標(biāo)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(hào)的頻率偏移量有關(guān),因?yàn)榻邮胀ǖ腊ㄐ诺肋x擇濾波器。

          EQ6

          針對(duì)互調(diào)抑制指標(biāo)所討論的情況,MAX2392應(yīng)設(shè)置為HGHL模式,在該模式下,圖1所示參考完全能夠滿足該指標(biāo)要求,且有一定余量。

          接收機(jī)信道選擇性要求

          TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的與接收機(jī)線性幅頻特性有關(guān)的指標(biāo)包括:ACS、阻塞、雜散響應(yīng)、交調(diào)抑制。阻塞與雜散響應(yīng)點(diǎn)遠(yuǎn)離TD-SCDMA頻段時(shí),可通過選擇的頻段濾波器加以解決,對(duì)于頻段內(nèi)的阻塞干擾和雜散響應(yīng)點(diǎn),及雙音互調(diào)干擾,是要通過信道濾波器加以濾除。對(duì)于超外差結(jié)構(gòu)的接收機(jī)來講,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(nèi)部而且指標(biāo)很高。ACS是3GPP對(duì)接收機(jī)所規(guī)定的唯一的一個(gè)純技術(shù)指標(biāo),它直接規(guī)定了接收機(jī)信道濾波器對(duì)鄰近信道(±1.6MHz)的抑制程度為33dB。帶內(nèi)阻塞指標(biāo)規(guī)定當(dāng)±3.2MHz處存在-61dBm的調(diào)制干擾時(shí),或±4.8MHz處存在-49dBm的調(diào)制干擾時(shí),系統(tǒng)靈敏度允許下降3dB。如果認(rèn)為靈敏度下降是因?yàn)樽枞蓴_直接透過濾波器加到基帶單元輸入端口所導(dǎo)致的,而不考慮非線性和倒易混頻的影響,只要透過去的干擾功率不大于靈敏度電平時(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率,則該指標(biāo)就沒有問題。假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)(9dB),可以推出該指標(biāo)所要求的信道濾波器帶外抑制特性:

          EQ7 EQ8

          雙音互調(diào)指標(biāo)規(guī)定的兩個(gè)干擾信號(hào),一個(gè)是點(diǎn)頻干擾,另一個(gè)是己調(diào)類型干擾,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(diào)干擾的影響,按與上面帶內(nèi)阻塞同樣的分析方法可推出:

          EQ9

          至此,對(duì)信道濾波器帶外抑制特性我們有了4個(gè)參數(shù),即該濾波器對(duì)±1.6MHz通道相對(duì)抑制應(yīng)不小于33dB,對(duì)±3.2MHz通道相對(duì)抑制應(yīng)不小于43dB,對(duì)±4.8MHz通道相對(duì)抑制應(yīng)不小于55dB,對(duì)±6.4MHz通道相對(duì)抑制應(yīng)不小于58dB。MAX2392信道選擇濾波器指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上述四點(diǎn)要求,關(guān)于濾波器的頻響特性曲線請(qǐng)參考MAX2329數(shù)據(jù)手冊(cè)。

          相位噪聲

          TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)沒有明確提出收發(fā)信機(jī)相位噪聲指標(biāo),但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的很多其它指標(biāo)與相位噪聲有關(guān):發(fā)射信號(hào)調(diào)制精度EVM指標(biāo)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主要還是由非線性指標(biāo)所決定的,除非鎖相環(huán)指標(biāo)太差;接收機(jī)靈敏度與接收通道本振相位噪聲指標(biāo)有關(guān),但靈敏度指標(biāo)對(duì)相位噪聲要求不高,即便是16QAM信號(hào)也是一樣,影響靈敏度的主要還是加性白噪聲;頻率穩(wěn)準(zhǔn)度指標(biāo)與收發(fā)鎖相環(huán)指標(biāo)均有關(guān)。頻率穩(wěn)準(zhǔn)度指標(biāo)好像在講頻率精確度問題,但仔細(xì)琢磨一下標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試方法,就會(huì)明白頻率穩(wěn)準(zhǔn)度指標(biāo)與噪聲系數(shù)、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(biāo)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所示參考中發(fā)射芯片MAX2507的鎖相環(huán)是∑-△型鎖相環(huán),相位噪聲指標(biāo)非常高;阻塞指標(biāo)、雙音互調(diào)指標(biāo)與接收通道本振相位噪聲指標(biāo)有關(guān)。阻塞指標(biāo)、雙音互調(diào)指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的影響有一個(gè)途徑就是倒易混頻。在阻塞抑制指標(biāo)和雙音互調(diào)指標(biāo)中都提到允許接收機(jī)靈敏度下降3dB,如果認(rèn)為靈敏度下降的原因全部是由倒易混頻產(chǎn)物導(dǎo)致的,則只要該產(chǎn)物功率不大于靈敏度電平時(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率,該指標(biāo)就沒有問題。仍假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)(9dB),可以導(dǎo)出一個(gè)限制本振遠(yuǎn)端噪聲底的指標(biāo):

          EQ10

          在阻塞及雙音互調(diào)指標(biāo)中提到的最大干擾功率為-46dBm點(diǎn)頻信號(hào),偏離有用信號(hào)中心為3.2MHz,將該值代入上式,得到關(guān)于接收機(jī)本振相噪的一個(gè)指標(biāo):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(yuǎn)優(yōu)于此最低要求。

          零中頻接收機(jī)與DC-Offset

          但凡零中頻接收機(jī)都有DC-offset問題,DC-offset的產(chǎn)生有這樣幾個(gè)原因:本振自混、混頻器偶次項(xiàng)非線性失真產(chǎn)物、平衡混頻器正反向?qū)〞r(shí)間不相等、平衡混頻器負(fù)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(duì)于一個(gè)電路來說,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(yīng)該如何設(shè)計(jì)這一高通濾波器,又如何方便地調(diào)整濾波器參數(shù)?一般有三種情況:一是采用固定高通濾波器,以不變應(yīng)萬變,其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng);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(yīng)速度快,響應(yīng)完后電路記住其響應(yīng)終值,然后利用該終值去對(duì)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(yīng)終值無法對(duì)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)。


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