通過(guò)直接變頻接收機(jī)實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)/多頻段接收

　　移動(dòng)蜂窩運(yùn)營(yíng)商一直渴望著能夠通過(guò)部署可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)可編程來(lái)提供各種移動(dòng)業(yè)務(wù)的通用無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施。最終，在蜂窩業(yè)務(wù)流量比較高的地區(qū)所部署的無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施要求能夠提供動(dòng)態(tài)靈活度，使射頻硬件能適應(yīng)不斷變化的信號(hào)條件。多標(biāo)準(zhǔn)/多頻段射頻設(shè)計(jì)通過(guò)提供可以經(jīng)簡(jiǎn)單定制就能滿足部署需求的設(shè)備指配，有助于解決上述難題。相對(duì)于傳統(tǒng)的接收機(jī)，先進(jìn)的直接變頻為現(xiàn)場(chǎng)可編程射頻設(shè)計(jì)提供了一個(gè)具有競(jìng)爭(zhēng)力的解決方案，并節(jié)省了成本，另外還具有潛在的性能優(yōu)勢(shì)。此外，在利用單一硬件方案來(lái)解決多頻段接收時(shí)，直接變頻架構(gòu)提供了更大的自由度。這是一種正在使高性能的多標(biāo)準(zhǔn)/多頻段射頻設(shè)計(jì)成為現(xiàn)實(shí)的、更具成本效益的解決方案。本文將討論3G和4G蜂窩應(yīng)用中直接變頻接收機(jī)的性能和優(yōu)點(diǎn)。

　　高性能直接變頻信號(hào)鏈

　　直接變頻接收機(jī)將射頻已調(diào)載波直接解調(diào)到可以直接檢測(cè)信號(hào)并恢復(fù)所傳信息的基帶頻率。直接變頻架構(gòu)最早發(fā)明于1932年，用來(lái)替代超外差接收機(jī)。由于省去了中頻級(jí)，因而元器件數(shù)量也減少，使其成為一個(gè)具有吸引力的解決方案。通過(guò)省去所有的中頻級(jí)，將信號(hào)直接變頻到零中頻，消除了超外差架構(gòu)中所存在的鏡像問(wèn)題。不過(guò)，直接變頻架構(gòu)也存在一些挑戰(zhàn)，包括本振泄漏、直流偏置、失真大，這都使得實(shí)際實(shí)現(xiàn)變得很困難。不過(guò)，目前集成射頻電路技術(shù)的最新進(jìn)展，已使得傳統(tǒng)的直接變頻(零差拍)架構(gòu)可以用于寬帶高性能接收機(jī)應(yīng)用。

　　圖1：寬帶直接變頻接收機(jī)架構(gòu)。

　　圖1所示為寬帶直接變頻接收機(jī)架構(gòu)。在信號(hào)鏈中，已標(biāo)出一些關(guān)鍵器件的指標(biāo)。接收機(jī)信號(hào)通道從連接到一個(gè)雙工器的天線口開(kāi)始。雙工器通常用于頻分雙工(FDD)系統(tǒng)，如W-CDMA和某些版本的WiMAX。該雙工濾波網(wǎng)絡(luò)確保發(fā)射機(jī)不會(huì)產(chǎn)生太多的許可頻段之外的有害能量，同時(shí)有助于抑制接收機(jī)輸入過(guò)驅(qū)引入的任何帶外有害信號(hào)。通常，在幾級(jí)低噪聲放大器之后，都會(huì)跟有附加的頻段可選濾波以及衰減/匹配網(wǎng)絡(luò)，目的是優(yōu)化有用頻率范圍內(nèi)的接收性能。圖示中的幾級(jí)LNA提供了極好的寬帶性能，還利用外部調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)提升了窄帶性能。而在接收機(jī)需要解決一個(gè)非常寬的頻段接收時(shí)，也許有必要采用一個(gè)開(kāi)關(guān)矩陣來(lái)配置專門為一些特定頻段優(yōu)化的天線網(wǎng)絡(luò)和LNA前端。在低噪聲前端之后，利用IQ解調(diào)器將有用載波頻率下變頻到基帶頻率，一個(gè)與有用信號(hào)的載波頻率相同的本振信號(hào)加到I/Q混頻器上，在基帶I/Q輸出口，產(chǎn)生和頻與差頻，而低通濾波器抑制和頻，只允許差頻通過(guò)。對(duì)于零中頻來(lái)說(shuō)，所展現(xiàn)的差頻就是有用信號(hào)的基帶包絡(luò)。利用可變?cè)鲆娣糯笥欣诹炕癁V波后的基帶I/Q信號(hào)的幅度。利用VGA可以將I/Q信號(hào)電平調(diào)整到模數(shù)轉(zhuǎn)換器所需的最佳電平。通常，在ADC之前還需要加入額外的濾波，以確保不會(huì)將高頻噪聲和可能的泄漏、或者干擾混疊到有用信號(hào)分析帶寬內(nèi)。

　　接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍

　　該接收機(jī)采用了可以提供寬頻段覆蓋和瞬時(shí)大動(dòng)態(tài)范圍的高性能射頻集成電路。瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍是用在多載波應(yīng)用環(huán)境中所有接收機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，因?yàn)檫@里與有用信號(hào)相鄰的可能是一些功率電平很高的強(qiáng)干擾信號(hào)。雙音SFDR能夠使系統(tǒng)設(shè)計(jì)師對(duì)非線性特性進(jìn)行更精確的預(yù)測(cè)。而通常的實(shí)際做法是，利用單音或雙音干擾信號(hào)，測(cè)試接收機(jī)在強(qiáng)信號(hào)阻塞條件下的恢復(fù)能力。通過(guò)研究雙音激勵(lì)條件下接收機(jī)的非線性特性，能夠計(jì)算各種截點(diǎn)，有助于對(duì)接收機(jī)量化以及為失真性能和總動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行建模。

　　圖2：圖1中所示接收機(jī)的雙音互調(diào)性能。