TD-SCDMA手機(jī)射頻前端設(shè)計(jì)

EQ3

即便頻點(diǎn)f2處所要的信號不是點(diǎn)頻信號，交叉調(diào)制產(chǎn)物依然存在，且電平大小同樣由方程3給出，只是這時交叉調(diào)制產(chǎn)物的頻譜形狀不再是三角形，而是三角形與信號功率譜密度函數(shù)的卷積。上面得出的公式是基于正態(tài)噪聲這一假設(shè)的，一般干擾信號與正態(tài)噪聲相比更接近恒包絡(luò)信號，交叉調(diào)制產(chǎn)物會小一些，當(dāng)干擾信號為恒包絡(luò)時，交叉調(diào)制產(chǎn)物為零。

圖3：阻塞信號二次項(xiàng)成份
對系統(tǒng)的影響模型

3GPP規(guī)定TD-SCDMA終端當(dāng)存在一個調(diào)制類型的干擾信號在±4.8MHz處，電平為-49dBm，系統(tǒng)靈敏度可下降3dB。如果我們認(rèn)為靈敏度下降是因?yàn)榻徊嬲{(diào)制產(chǎn)物所導(dǎo)致的，只要交叉調(diào)制產(chǎn)物功率不大于靈敏度電平時的帶內(nèi)總噪聲功率，則該指標(biāo)就沒有問題。假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)9dB，由此可以推出該指標(biāo)所要求的等效三階截止點(diǎn)，該三階截止點(diǎn)與輸入阻塞信號的頻率偏移量有關(guān)，因?yàn)榻邮胀ǖ腊ㄐ诺肋x擇濾波器。

EQ4

阻塞信號二次項(xiàng)成份對系統(tǒng)的影響模型如圖3。阻塞信號的二次失真產(chǎn)物由三部分構(gòu)成，當(dāng)阻塞信號為平穩(wěn)正態(tài)過程時，這三部分產(chǎn)物功率相等，功率大小圖3已標(biāo)出。注意圖3中的公式是基于正態(tài)噪聲這一假設(shè)的，一般干擾信號與正態(tài)噪聲相比更接近恒包絡(luò)信號，低頻交流產(chǎn)物會小一些，當(dāng)干擾信號為恒包絡(luò)時， 低頻交流產(chǎn)物為零。該干擾模型僅是針對零中頻接收機(jī)而言，零中頻接收機(jī)可簡單等效成一個混頻器，混頻器輸出包含本振頻率與輸入信號頻率的各種組合分量，而該干擾模型即是輸入信號的二次與本振頻率零次的組合分量，該組合分量中的低頻交流成份與直流成份恰好落在我們要的頻帶內(nèi)，會影響系統(tǒng)性能。直流成份的影響也就是通常所說的DC-offset，MAX2392有專門的DC-Offset去除電路，而低頻交流成份則無法去除。

3GPP規(guī)定TD-SCDMA終端當(dāng)存在一個調(diào)制類型的干擾信號在±4.8MHz處，電平為-49dBm，系統(tǒng)靈敏度可下降3dB。如果認(rèn)為靈敏度下降是因?yàn)樽枞盘柖雾?xiàng)成份中的低頻交流產(chǎn)物所導(dǎo)致的，只要該產(chǎn)物不大于靈敏度電平時的帶內(nèi)總噪聲功率，則該指標(biāo)就沒有問題。假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)為9dB，由此可以推出該指標(biāo)所要求的等效二階截止點(diǎn)，該二階截止點(diǎn)與輸入阻塞信號的頻率偏移量有關(guān)，因?yàn)榻邮胀ǖ腊ㄐ诺肋x擇濾波器。

EQ5

MAX2392有四種工作模式，在沒有干擾而且信號較弱時，建議采用HGML模式；上面阻塞指標(biāo)所討論的情況應(yīng)該是信號很弱，而且有較強(qiáng)干擾，這時建議將MAX2392置為HGHL模式。通過討論我們得到兩個射頻通道指標(biāo)：IP₂和IP₃，關(guān)于IP₃，下面所要討論的雙音互調(diào)指標(biāo)會有更高要求。方程5給出了阻塞指標(biāo)所要求的IP₂應(yīng)大于3dBm，圖1的參考設(shè)計(jì)在該指標(biāo)上有很大余量。

c)雙音互調(diào)指標(biāo)。無論是零中頻接收機(jī)還是超外差接收機(jī)都會面臨雙音互調(diào)干擾問題。影響該指標(biāo)的主要是混頻器及前面各級有源器件，混頻器后面電路因有信道濾波器的緣故，對此指標(biāo)影響不大。3GPP規(guī)定TD-SCDMA終端當(dāng)存在兩個干擾信號，一個為調(diào)制類型的干擾信號，在±6.4MHz處，電平為-46dBm，另一個為點(diǎn)頻類型干擾信號，在±3.2MHz處，電平為-46dBm，系統(tǒng)靈敏度可下降3dB。如果認(rèn)為靈敏度下降是因?yàn)榛フ{(diào)產(chǎn)物所導(dǎo)致的，只要該產(chǎn)物功率不大于靈敏度電平時的帶內(nèi)總噪聲功率，則該指標(biāo)就沒有問題。假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)為9dB，由此可以推出該指標(biāo)所要求的等效三階截止點(diǎn)，該三階截止點(diǎn)與輸入干擾信號的頻率偏移量有關(guān)，因?yàn)榻邮胀ǖ腊ㄐ诺肋x擇濾波器。

EQ6

針對互調(diào)抑制指標(biāo)所討論的情況，MAX2392應(yīng)設(shè)置為HGHL模式，在該模式下，圖1所示參考設(shè)計(jì)完全能夠滿足該指標(biāo)要求，且有一定余量。

接收機(jī)信道選擇性要求

TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的與接收機(jī)線性幅頻特性有關(guān)的指標(biāo)包括：ACS、阻塞、雜散響應(yīng)、交調(diào)抑制。阻塞與雜散響應(yīng)點(diǎn)遠(yuǎn)離TD-SCDMA頻段時，可通過選擇射頻前端的頻段濾波器加以解決，對于頻段內(nèi)的阻塞干擾和雜散響應(yīng)點(diǎn)，及雙音互調(diào)干擾，是要通過信道濾波器加以濾除。對于超外差結(jié)構(gòu)的接收機(jī)來講，信道濾波器就是混頻器后通常采用的聲表面波濾波器。MAX2392是零中頻接收芯片，它的信道濾波器是I/Q支路上的有源低通濾波器，這已集成在芯片內(nèi)部而且指標(biāo)很高。ACS是3GPP對接收機(jī)所規(guī)定的唯一的一個純射頻技術(shù)指標(biāo)，它直接規(guī)定了接收機(jī)信道濾波器對鄰近信道(±1.6MHz)的抑制程度為33dB。帶內(nèi)阻塞指標(biāo)規(guī)定當(dāng)±3.2MHz處存在-61dBm的調(diào)制干擾時，或±4.8MHz處存在-49dBm的調(diào)制干擾時，系統(tǒng)靈敏度允許下降3dB。如果認(rèn)為靈敏度下降是因?yàn)樽枞蓴_直接透過濾波器加到基帶單元輸入端口所導(dǎo)致的，而不考慮非線性和倒易混頻的影響，只要透過去的干擾功率不大于靈敏度電平時的帶內(nèi)總噪聲功率，則該指標(biāo)就沒有問題。假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)(9dB)，可以推出該指標(biāo)所要求的信道濾波器帶外抑制特性：

EQ7 EQ8

雙音互調(diào)指標(biāo)規(guī)定的兩個干擾信號，一個是點(diǎn)頻干擾，另一個是己調(diào)類型干擾，點(diǎn)頻干擾其特征明顯，基帶很容易處理掉，這里只考慮已調(diào)干擾的影響，按與上面帶內(nèi)阻塞同樣的分析方法可推出：

EQ9

至此，對信道濾波器帶外抑制特性我們有了4個參數(shù)，即該濾波器對±1.6MHz通道相對抑制應(yīng)不小于33dB，對±3.2MHz通道相對抑制應(yīng)不小于43dB，對±4.8MHz通道相對抑制應(yīng)不小于55dB，對±6.4MHz通道相對抑制應(yīng)不小于58dB。MAX2392信道選擇濾波器指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上述四點(diǎn)要求，關(guān)于濾波器的頻響特性曲線請參考MAX2329數(shù)據(jù)手冊。

相位噪聲

TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)沒有明確提出收發(fā)信機(jī)相位噪聲指標(biāo)，但標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的很多其它指標(biāo)與相位噪聲有關(guān)：發(fā)射信號調(diào)制精度EVM指標(biāo)與發(fā)通道鎖相環(huán)的相位噪聲有關(guān)，方程1給出了它們之間的關(guān)系，其實(shí)EVM主要還是由非線性指標(biāo)所決定的，除非鎖相環(huán)指標(biāo)太差；接收機(jī)靈敏度與接收通道本振相位噪聲指標(biāo)有關(guān)，但靈敏度指標(biāo)對相位噪聲要求不高，即便是16QAM信號也是一樣，影響靈敏度的主要還是加性白噪聲；頻率穩(wěn)準(zhǔn)度指標(biāo)與收發(fā)鎖相環(huán)指標(biāo)均有關(guān)。頻率穩(wěn)準(zhǔn)度指標(biāo)好像在講頻率精確度問題，但仔細(xì)琢磨一下標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測試方法，就會明白頻率穩(wěn)準(zhǔn)度指標(biāo)與噪聲系數(shù)、接收發(fā)射通道本振相位噪聲、基帶單元頻率估值算法有關(guān)。該指標(biāo)主要取決于基帶算法和發(fā)射通道鎖相環(huán)相位噪聲，圖1所示參考設(shè)計(jì)中發(fā)射芯片MAX2507的鎖相環(huán)是∑-△型鎖相環(huán)，相位噪聲指標(biāo)非常高；阻塞指標(biāo)、雙音互調(diào)指標(biāo)與接收通道本振相位噪聲指標(biāo)有關(guān)。阻塞指標(biāo)、雙音互調(diào)指標(biāo)對系統(tǒng)的影響有一個途徑就是倒易混頻。在阻塞抑制指標(biāo)和雙音互調(diào)指標(biāo)中都提到允許接收機(jī)靈敏度下降3dB，如果認(rèn)為靈敏度下降的原因全部是由倒易混頻產(chǎn)物導(dǎo)致的，則只要該產(chǎn)物功率不大于靈敏度電平時的帶內(nèi)總噪聲功率，該指標(biāo)就沒有問題。仍假定接收通道噪聲系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)所要求的最低指標(biāo)(9dB)，可以導(dǎo)出一個限制本振遠(yuǎn)端噪聲底的指標(biāo):

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在阻塞及雙音互調(diào)指標(biāo)中提到的最大干擾功率為-46dBm點(diǎn)頻信號，偏離有用信號中心為3.2MHz，將該值代入上式，得到關(guān)于接收機(jī)本振相噪的一個指標(biāo)：本振相位噪聲在偏離中心3.2MHz外，必須優(yōu)于-119dBc/Hz。MAX2392在該點(diǎn)處的相位噪聲遠(yuǎn)優(yōu)于此最低要求。

零中頻接收機(jī)與DC-Offset

但凡零中頻接收機(jī)都有DC-offset問題，DC-offset的產(chǎn)生有這樣幾個原因：本振自混、混頻器偶次項(xiàng)非線性失真產(chǎn)物、平衡混頻器正反向?qū)〞r間不相等、平衡混頻器負(fù)載不平衡等。不管是怎樣產(chǎn)生的，重點(diǎn)是去除該直流偏移量。對于一個電路來說，它要除去直流分量而保留交流分量，那么它必然是一個高通型濾波器，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)這一高通濾波器，又如何方便地調(diào)整濾波器參數(shù)？一般有三種情況：一是采用固定高通濾波器，以不變應(yīng)萬變，其優(yōu)點(diǎn)是簡單，缺點(diǎn)是響應(yīng)時間長；二是采用一個高拐點(diǎn)的高通濾波器，該濾波器只是在特定時間起作用，響應(yīng)速度快，響應(yīng)完后電路記住其響應(yīng)終值，然后利用該終值去對消通道上的直流偏移量，其缺點(diǎn)是環(huán)境改變后，記錄的以前的響應(yīng)終值無法對消直流偏移量；三是靈活改變高通濾波器的拐點(diǎn)，很明顯它綜合了上述兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。