單級接收器

“直接變頻”、“零中頻”，甚至“超外差”——人們用不同的術(shù)語來稱呼單級射頻接收器。這是近來津津樂道的話題。這種技術(shù)，已給出現(xiàn)的機(jī)頂盒與全球定位系統(tǒng)（GPS）送受話器之中，并開始融入到移動(dòng)電話等其它產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。

各種元線產(chǎn)品，特別是由電池供電的產(chǎn)品，都能從直接變頻方式中獲益。采用這種設(shè)計(jì)的首批產(chǎn)品，是低檔的尋呼機(jī)。對小型化產(chǎn)品而言，傳統(tǒng)超外差接收器的濾波器是體積最大，成本最高的元件。

直接受頻接收器將正交混頻直接用于基帶。而超外差接收器則是將射頻轉(zhuǎn)換為一個(gè)或多個(gè)中頻。

超外差方式的最大缺點(diǎn)，是每一級超需要一個(gè)混頻器和多個(gè)濾波器。這就增加了功耗和元件數(shù)量，因而加大了成本。

因直接變頻方式只帶一個(gè)混頻器，所以相應(yīng)的濾波器與其它分立元件較少。事實(shí)上，在某些應(yīng)用產(chǎn)品中，可在單芯片上實(shí)現(xiàn)完整的接收器。

典型的移動(dòng)電話設(shè)計(jì)方案，可省下的元件多達(dá)50個(gè)，既減少了元件數(shù)量，又降低了成本。母板上的單個(gè)芯片，要比一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口模塊或是目前常見的錫封模塊，價(jià)格便宜了許多。這也為PCB設(shè)計(jì)人員省去了很大麻煩，要知道在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，射頻部分頗為耗費(fèi)精力的工作。

單是材料費(fèi)一項(xiàng)，即可省下3至4美元。這個(gè)數(shù)字好象不大，但是，它所適用的電話機(jī)總數(shù)有數(shù)億部之多。

直接變頻雖有種種優(yōu)點(diǎn)，但也有一些問題，如1/f噪聲，隨時(shí)間變化的直流補(bǔ)償，強(qiáng)信號的自混頻，以及需有品質(zhì)優(yōu)良的抗混淆濾波器。不過這些問題尚未影響到各大音導(dǎo)體制造商對直接變頻的投入熱情。

AD公司是采用這種結(jié)構(gòu)的首批成員之一，它將自己的Othello芯片用到移動(dòng)電話上，從而實(shí)現(xiàn)直接變頻和解調(diào)。

直接變頻已經(jīng)徘徊了很長時(shí)間。而將它用到較復(fù)雜的調(diào)制方案中，這尚屬首次，這包括第三代移動(dòng)電話。

AD公司曾經(jīng)遇到的一個(gè)問題是壓控振蕩器的信號會(huì)向天線泄漏。因?yàn)檫@種振蕩器與載波的輸出相同，所以會(huì)影響附近的手機(jī)。該公司的解決辦法是另選頻率，約為1350MHz，再加以分頻或倍頻，使之在混頻器中達(dá)到規(guī)定的900MHz或1800MHz。

直流補(bǔ)償問題也影響移動(dòng)電話芯片集。一種辦法是將交流耦俁到基帶信號，但當(dāng)信號中有直量時(shí)（如在GSM中），這種辦法就不起作用了。

AD公司的解決辦法之一，是對基帶信號加以巧妙處理，以消除直流補(bǔ)償?shù)挠绊憽?/p>

AD公司現(xiàn)正完成參考設(shè)計(jì)，將整個(gè)GSM模塊集成到一個(gè)單面板中，大小相當(dāng)于半張信用卡。對于只處理數(shù)據(jù)的GPRS產(chǎn)品，如不帶鍵盤與顯示接口的PDA或PC卡。雙面板僅有1平方英寸大小。

這種移動(dòng)電話在使用時(shí)，收發(fā)電路都保持關(guān)閉狀態(tài)，這使其待機(jī)時(shí)間長達(dá)六周。

ST微電子公司已開始將直接變頻用于機(jī)頂盒和GPS芯片。

ST公司的看法是：主要問題出在相位噪聲。他們不得不關(guān)注鎖相自動(dòng)黑電平校準(zhǔn)。除此之外，這種模塊還具有自動(dòng)閃爍檢測修正功能，使用戶在50Hz與60Hz兩種供電電壓環(huán)境之間漫游時(shí)，圖像性能不會(huì)降級。

所需種種壓縮都必須在話機(jī)之外進(jìn)行。在多種情況下，出自協(xié)處理器的數(shù)字像素流，采用MPEG-4壓縮標(biāo)準(zhǔn)。這樣就可以在像素流發(fā)送之間對其進(jìn)行壓縮。

“我們曾設(shè)想在模塊中的協(xié)處理器內(nèi)進(jìn)行壓縮。不過這種方式要到下一代產(chǎn)品才能實(shí)現(xiàn)。”ST公司移動(dòng)成像部業(yè)務(wù)經(jīng)理Mike Wlison說道。

這種模塊尺寸為10mm×10mm×7.5mm，采用柔性電路工藝，備有一種能彎曲的連接通路，允許攝像模塊移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。用戶攝像時(shí)既能前視，又能后視。

Matisse模塊將視頻移入話機(jī)，工作電壓為2.8V，在運(yùn)行模式下功耗不超過50mW。這一功率適用于傳感器和協(xié)處理器。物理接口有20線，其中包括8位視頻總線及電源線和地線。

ST公司開發(fā)了所有算法。算法是整個(gè)模塊的重要組成部分，因?yàn)閭鞲衅鞯暮芏嘈阅軐?shí)際上出自各種算法。于是，ST將一些很“酷”的技巧和IP用到了圖像之上，包括降低噪聲。

Matisse攝像模塊除用于下一代移動(dòng)電話之外，還可推廣到許多嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，如筆記本電腦，以及尺寸和電源都有嚴(yán)格限制的其它應(yīng)用產(chǎn)品。

ST公司已對下一代攝像模塊作出計(jì)劃，并將其命名為智能光學(xué)插件，它的板上處理器產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)格式圖像，例如用于靜態(tài)圖像的JPEG和用于動(dòng)態(tài)圖像的MPEG-4.這種產(chǎn)品預(yù)計(jì)今年年底面世。