全集成CMOS GSM射頻收發(fā)器的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

　　作為目前在世界上使用最為廣泛的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，自從九十年代開(kāi)始在全球大規(guī)模商用以來(lái)，GSM一直展示出強(qiáng)大的生命力。不管是在GSM的發(fā)源地歐洲，還是在移動(dòng)通信的新興市場(chǎng)亞洲、非洲，GSM系統(tǒng)都擁有最為成熟和完善的產(chǎn)業(yè)鏈和用戶(hù)群，涵蓋了系統(tǒng)、終端、設(shè)備、軟件、測(cè)試等等領(lǐng)域。隨著GPRS、EDGE等可以進(jìn)一步豐富GSM數(shù)據(jù)應(yīng)用的技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用，在今后的相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，GSM憑借廣泛的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、可靠的通信質(zhì)量、低廉的資費(fèi)，必將構(gòu)造和3G標(biāo)準(zhǔn)共存雙贏的格局。

　　手機(jī)終端作為和用戶(hù)接觸最為緊密的產(chǎn)品，其價(jià)格、性能、體積、節(jié)能是用戶(hù)在選購(gòu)時(shí)的首要考慮因素。于是手機(jī)終端設(shè)計(jì)廠(chǎng)商在比較各種解決方案時(shí)，集成度、性能、功耗都是重要的參考因素。

　　手機(jī)終端中最重要的核心是射頻芯片和基帶芯片，射頻芯片負(fù)責(zé)射頻收發(fā)、頻率合成、功率放大;基帶芯片負(fù)責(zé)信號(hào)處理和協(xié)議處理。最早期的GSM終端，射頻部分都是使用雙極工藝的分立元件，需要超過(guò)70顆芯片和元器件，面積大、成本高。隨著九十年代末期CMOS射頻工藝的進(jìn)步和成熟，使用和數(shù)字工藝兼容的CMOS工藝制造高性能、高集成度的射頻芯片逐步成為潮流。

　　RDA6205芯片基本特性

　　RDA6205是由銳迪科微電子研發(fā)的收發(fā)器芯片，這是一款高性能、全集成CMOS GSM收發(fā)器芯片，封裝后芯片尺寸只有5mm×5mm。該芯片中集成了LNA、混頻器、濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、DSP、PLL頻率合成器和模擬基帶接口。只需少量外圍元件，就能構(gòu)成完整的射頻子系統(tǒng)，并且可以通過(guò)內(nèi)置的通用模擬基帶接口和市場(chǎng)主流的多種基帶芯片通信。

　　作為一款全集成的GSM射頻收發(fā)器芯片，RDA6205有著優(yōu)異的射頻性能，其GSM頻段接收靈敏度達(dá)-108dBm，遠(yuǎn)超過(guò)GSM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的-102dBm;其發(fā)射頻譜400kHz的ACPR達(dá)到-70dBc，比同類(lèi)產(chǎn)品提高了3~5dB。

　　RDA6205芯片同時(shí)支持?jǐn)?shù)字補(bǔ)償晶振(DCXO)，使得整個(gè)系統(tǒng)可以非常魯棒地抵御溫度變化帶來(lái)的頻率漂移，進(jìn)而滿(mǎn)足發(fā)射接收頻偏<0.1ppm這樣苛刻的GSM標(biāo)準(zhǔn)要求。而在傳統(tǒng)方案中，用戶(hù)為了達(dá)到這個(gè)目的，不得不選擇昂貴的溫補(bǔ)晶振(TCXO)。

　　RDA6205芯片工作原理

　　RDA6205原理框圖如圖1所示。

　　圖1：RDA6205的功能模塊圖

　　當(dāng)RDA6205芯片工作在接收模式時(shí)，需要將任意強(qiáng)度的射頻信號(hào)變成基本恒定強(qiáng)度的基帶信號(hào)，然后送給基帶芯片。微弱的射頻信號(hào)，通過(guò)差分端口輸入芯片，首先進(jìn)入前端的LNA，LNA在不引入太大額外噪聲的條件下，可以將輸入信號(hào)放大20dB，大大降低接收鏈路其它電路對(duì)自身噪聲的要求。隨后信號(hào)進(jìn)入正交下變頻混頻器，下變頻到100kHz的近零中頻。由于在現(xiàn)實(shí)復(fù)雜的GSM空中網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，我們期望接收的信號(hào)附近往往存在著很大的干擾信號(hào)(block signal)，所以經(jīng)過(guò)正交下變頻后的信號(hào)，需要通過(guò)一個(gè)中心頻率在100kHz的復(fù)數(shù)帶通濾波器，濾除帶外的干擾信號(hào)。完成濾波操作后的信號(hào)直接送到高精度高動(dòng)態(tài)范圍的Δ-Σ模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，被轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)。