直接變頻藍牙接收機(05-100)

　　直接變頻接收機已長時間存在了。直接變頻接收機最簡單的形式可認為中頻(IF)是直流(dc)0Hz超外差接收機。用dc 中頻，信號中心在dc?，F(xiàn)在接收機的頻率可能是千兆量級，在變頻中變頻到dc，因此，用“直接變頻”或其他通用的名稱“ZeroIF“(“零中頻”，ZIF)。

　　直接變頻接收機有些難解決的問題：“dc失調“消除、2階失真分量(IP2)和1/f噪聲。不少問題可能影響對這種接收機的認可，通常這些問題將限制接收機的性能。直接變頻接收機與典型的超外差接收機相比，有明顯的優(yōu)點。

　　無線裝置到處可見，在過去十年中，蜂窩電話蓬勃發(fā)展，就是一個很好的例證。隨著高科技裝置成為普通商品而不是奢侈品，驅使裝置成本越來越低。對于蜂窩制造商來講，成本是最重要的參量。直接變頻接收機具有最少的元件數(shù)和最低的材料成本。大量的蜂窩芯片供應商，如：ADI、RFMD和Qualcomm已發(fā)布用于下一代芯片組的直接變頻接收機。

　　藍牙是用于無線個人局域網(wǎng)絡的協(xié)議，是基于特定網(wǎng)絡架構基礎上的，采用低調制率(0.24~0.32)的高斯頻移鍵控(GFSK)調制。這導致器件的專門問題。但藍牙技術所用的調制也適用直接變頻。藍牙裝置要求便宜。因此，采用直接變頻接收機使接收機成本最低，這看起來是好的。然而，直接變頻的問題需要解決。

　　典型的直接變頻接收機基本框圖示于圖1。盡管傳統(tǒng)采用線性調制方法，但直接變頻接收機對于藍牙GFSK接收信號也十分方便。

　　圖1 藍牙接收機中直接變頻的基本框圖

　　藍牙技術

　　在過去5年內所開發(fā)的藍牙技術具有很多潛在的應用。藍牙技術兩個最大的應用是蜂窩電話中無線互聯(lián)和無人工操作，以及計算機中的無纜線替代。藍牙是具有獨特特性的一個有興趣的協(xié)議，使得可以采用直接變頻接收機。在添入研究直接變頻接收機要求前，必須考慮藍牙技術所用的調制，因為這樣做使工作比較容易。

　　調制

　　具有1Mbps原始數(shù)據(jù)率的藍牙技術用低調制率(0.24~0.30)和0.5BT的GFSK調制。在基帶，這意味著在每個碼位不能保證信號穿過OV。因此基帶檢測選擇限定在頻率/電壓轉換器(如FM鑒別器)。

　　最長DH1信息包的頻譜示于圖2，發(fā)送偽隨機位序列(PRBS)數(shù)據(jù)集中在2.4 GHz。注意，信號功率集中在2.4GHz附近。在2.4GHz，功率頻譜密度(PSD)最大。

　　現(xiàn)在分析干擾對圖2所示調制類型的影響。

　　在接收機中任何不希望接收的寄生信號稱之為干擾。干擾源可以是接收機的外部環(huán)境或來自接收機內的源。

　　FM和FSK系統(tǒng)

　　FM(調頻)是固有非線性過程，在FM中信號電壓轉換為頻偏。信號“時間”表示為：

　　S(t)=Accos(wc·t+m·sin(wm·t) (1)

　　其中AC為載波信號幅度，wC是載波信號角頻率，t為時間，m是調制率，wm是調制頻率的角頻率。

　　特別感興趣的參量是調制率(m)，由下式定義m：

　　m=Km·Am/wm (2)

　　其中Am是調制信號幅度，Km是電壓/頻率的定標因數(shù)。

　　在典型的模擬FM系統(tǒng)中，Km表示調制通路到VCO的增益。然而Km和Am定義與所有FM系統(tǒng)有關偏移參量。因此，調制率可進一步定義為：

　　m=wd/wm (3)

　　其wd是由調制信號wm所引起的載波信號偏移。

　　盡管上述3個方程是從模擬FM系統(tǒng)中假定音調制信號推導而來，但這些方程式可同樣應用于FSK數(shù)據(jù)系統(tǒng)，唯一的顯著差別是調制信號在最高數(shù)據(jù)率(藍牙情況為1MHz)為位系列。數(shù)據(jù)流調制載波，數(shù)據(jù)流中的邏輯1導致正頻偏、邏輯0導致負頻偏。因此，在FSK數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，最高調制頻率是數(shù)據(jù)率的一半，(即在藍牙產品中為500kHz)。