TD-SCDMA手機(jī)射頻前端設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)
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TD-SCDMA與另外兩種第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)相比有四大技術(shù)特點：雙向智能天線技術(shù)、反向鏈路同步技術(shù)、反向聯(lián)合檢測技術(shù)、動態(tài)信道分配技術(shù)，其中雙向智能天線技術(shù)得益于它收發(fā)同頻。除四大技術(shù)特點外，TD-SCDMA還有終端費(fèi)用低、運(yùn)營成本低的優(yōu)勢，終端費(fèi)用低得益于TDD工作模式；運(yùn)營成本低得益于收發(fā)同頻，不需要成對頻點。
美信公司新推出的商用TD-SCDMA手機(jī)射頻套片共有兩顆：MAX2507和MAX2392。MAX2507是發(fā)射芯片，集成了自模擬I/Q至功放輸出的所有電路，主要功能模塊有：I/Q正交調(diào)制器、混頻器、可變增益放大器、功率放大器、射頻本振VCO、射頻鎖相環(huán)、中頻本振電路、射頻功率檢波器。MAX2392 是零中頻接收芯片，集成了自低噪聲放大器至模擬I/Q輸出的所有電路，主要功能模塊有：低噪聲放大器、I/Q正交解調(diào)器、可變增益放大器、信道選擇濾波器、DC-Offset自動去除電路、I/Q幅度自動校準(zhǔn)電路、VCO、鎖相環(huán)。為方便用戶設(shè)計，MAXIM還提供有完整的參考設(shè)計方案(圖1)，該參考設(shè)計的有效射頻PCB面積為6.6平方厘米，工作在3-3.6V，可直接由單節(jié)鋰電池供電。
圖1：TD-SCDMA手機(jī)射頻單元參考設(shè)計功能框圖
3GPP針對TD-SCDMA終端規(guī)定了很多技術(shù)指標(biāo)，這些指標(biāo)根據(jù)其制定的目的可以分作三大類：一是為滿足系統(tǒng)自身的需要而設(shè)定的指標(biāo)，如發(fā)射機(jī)輸出功率等級、功率控制精度、最小可控發(fā)射功率、發(fā)射信號調(diào)制精度EVM、接收機(jī)靈敏度、最大可接收信號幅度、頻率穩(wěn)準(zhǔn)度等；二是為反映系統(tǒng)魯棒性而設(shè)定的指標(biāo)，如接收機(jī)雜散響應(yīng)指標(biāo)、抗單音雙音干擾指標(biāo)、接收機(jī)鄰道選擇性指標(biāo)ACS等；三是為防止該系統(tǒng)對系統(tǒng)自身或其它系統(tǒng)造成干擾而設(shè)定的指標(biāo)，如收發(fā)信機(jī)雜散輻射指標(biāo)、發(fā)射機(jī)鄰道功率泄漏ACLR、發(fā)射信號頻域模板、發(fā)射機(jī)互調(diào)指標(biāo)等。對于這些指標(biāo)的詳細(xì)論述，請參考3GPP相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本文以MAXIM參考設(shè)計為例，僅就一些具有挑戰(zhàn)性的指標(biāo)加以討論。
ACLR指標(biāo)
ACLR指標(biāo)是為防止發(fā)信機(jī)對鄰近頻點信道造成干擾而設(shè)定的指標(biāo)，它也是衡量發(fā)射機(jī)非線性失真程度的一個重要指標(biāo)。TD-SCDMA信號屬于非恒包絡(luò)調(diào)制，它的成型濾波器是根升余弦濾波器，滾降系數(shù)為0.22，因此當(dāng)通道存在非線性幅度壓縮時，在TD-SCDMA信號頻譜兩側(cè)會產(chǎn)生新的頻譜成份，ACLR指標(biāo)是指落入鄰近信道的信號與主信道信號功率之比。TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相鄰信道ACLR指標(biāo)應(yīng)不大于-33dBc，隔一信道該指標(biāo)應(yīng)不大于-43dBc，但當(dāng)泄漏到鄰近信道的信號功率小于-55dBm時，可不考慮ACLR指標(biāo)。MAXIM參考設(shè)計在最大發(fā)射功率時，鄰信道與隔一信道ACLR指標(biāo)都有較大余量。
MAX2507還有一個特點就是它在小信號發(fā)射時，ACLR指標(biāo)并不是變得非常好，看來是一個缺點，實際上這恰恰是MAXIM工程師在設(shè)計MAX2507時的獨(dú)具匠心之處。MAX2507保證ACLR指標(biāo)在所有發(fā)射功率電平下均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且有一定余量的同時，根據(jù)發(fā)射功率大小自適應(yīng)地調(diào)整功放偏置電流，這使得該芯片在實際應(yīng)用中非常省電。
發(fā)射信號頻譜模板
發(fā)射信號頻譜模板與ACLR同是為防止發(fā)信機(jī)對鄰近頻點信道造成干擾而設(shè)定的指標(biāo)，同是由通道的非線性幅度壓縮而引起的，較ACLR指標(biāo)相比，該指標(biāo)更嚴(yán)格一些。ACLR指標(biāo)只是粗略地規(guī)定了再生頻譜分量與主信道頻譜分量功率之比，而頻譜模板則詳細(xì)規(guī)定了再生頻譜分量在偏離載波0.8MHz至4MHz范圍內(nèi)的相對大小。如果你測試過一些線性功放，你就會發(fā)現(xiàn)有時ACLR指標(biāo)很好，但卻不能滿足頻譜模板的要求，原因是再生的頻譜分量上下兩個邊帶不對稱，且邊帶的形狀并不是想象中的3階、5階頻譜的疊加形狀，其形狀之所以較理想非線性產(chǎn)物頻譜有較大差異，是因為它和非線性器件輸入輸出匹配有關(guān)。雖然MAX2507已設(shè)計成50歐姆輸入輸出阻抗以方便客戶使用，但實際應(yīng)用中MAX2507功放前后的電路并不總是很理想，這樣就造成了再生頻譜分量的不對稱和某些頻點處有凸包出現(xiàn)，以至于不能滿足頻譜模板的要求。為對付該問題，MAXIM在MAX2507內(nèi)部設(shè)計了一個巧妙的電路，通過更改寄存器數(shù)值來補(bǔ)償外部電路的非理想性，從而可以輕松解決該問題。
圖2：交叉調(diào)制現(xiàn)象舉例
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