TD-SCDMA手機(jī)射頻前端設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)

3GPP規(guī)定TD-SCDMA終端當(dāng)存在一個(gè)調(diào)制類型的干擾信號(hào)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(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率，則該指標(biāo)就沒(méi)有問(wèn)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(hào)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(hào)二次項(xiàng)成份對(duì)系統(tǒng)的影響模型如圖3。阻塞信號(hào)的二次失真產(chǎn)物由三部分構(gòu)成，當(dāng)阻塞信號(hào)為平穩(wěn)正態(tài)過(guò)程時(shí)，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(hào)與正態(tài)噪聲相比更接近恒包絡(luò)信號(hào)，低頻交流產(chǎn)物會(huì)小一些，當(dāng)干擾信號(hào)為恒包絡(luò)時(shí)， 低頻交流產(chǎn)物為零。該干擾模型僅是針對(duì)零中頻接收機(jī)而言，零中頻接收機(jī)可簡(jiǎn)單等效成一個(gè)混頻器，混頻器輸出包含本振頻率與輸入信號(hào)頻率的各種組合分量，而該干擾模型即是輸入信號(hào)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(huì)影響系統(tǒng)性能。直流成份的影響也就是通常所說(shuō)的DC-offset，MAX2392有專門的DC-Offset去除電路，而低頻交流成份則無(wú)法去除。

3GPP規(guī)定TD-SCDMA終端當(dāng)存在一個(gè)調(diào)制類型的干擾信號(hào)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?hào)二次項(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(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率，則該指標(biāo)就沒(méi)有問(wèn)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(hào)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(méi)有干擾而且信號(hào)較弱時(shí)，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(hào)很弱，而且有較強(qiáng)干擾，這時(shí)建議將MAX2392置為HGHL模式。通過(guò)討論我們得到兩個(gè)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(huì)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(wú)論是零中頻接收機(jī)還是超外差接收機(jī)都會(huì)面臨雙音互調(diào)干擾問(wèn)題。影響該指標(biāo)的主要是混頻器及前面各級(jí)有源器件，混頻器后面電路因有信道濾波器的緣故，對(duì)此指標(biāo)影響不大。3GPP規(guī)定TD-SCDMA終端當(dāng)存在兩個(gè)干擾信號(hào)，一個(gè)為調(diào)制類型的干擾信號(hào)，在±6.4MHz處，電平為-46dBm，另一個(gè)為點(diǎn)頻類型干擾信號(hào)，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(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率，則該指標(biāo)就沒(méi)有問(wèn)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(hào)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(duì)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(shí)，可通過(guò)選擇射頻前端的頻段濾波器加以解決，對(duì)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(guò)信道濾波器加以濾除。對(duì)于超外差結(jié)構(gòu)的接收機(jī)來(lái)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(duì)接收機(jī)所規(guī)定的唯一的一個(gè)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(duì)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(shí)，或±4.8MHz處存在-49dBm的調(diào)制干擾時(shí)，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(guò)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(guò)去的干擾功率不大于靈敏度電平時(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率，則該指標(biāo)就沒(méi)有問(wèn)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(gè)干擾信號(hào)，一個(gè)是點(diǎn)頻干擾，另一個(gè)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(duì)信道濾波器帶外抑制特性我們有了4個(gè)參數(shù)，即該濾波器對(duì)±1.6MHz通道相對(duì)抑制應(yīng)不小于33dB，對(duì)±3.2MHz通道相對(duì)抑制應(yīng)不小于43dB，對(duì)±4.8MHz通道相對(duì)抑制應(yīng)不小于55dB，對(duì)±6.4MHz通道相對(duì)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(qǐng)參考MAX2329數(shù)據(jù)手冊(cè)。

相位噪聲

TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)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(hào)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(duì)相位噪聲要求不高，即便是16QAM信號(hào)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(wèn)題，但仔細(xì)琢磨一下標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試方法，就會(huì)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(duì)系統(tǒng)的影響有一個(gè)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(shí)的帶內(nèi)總噪聲功率，該指標(biāo)就沒(méi)有問(wèn)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(gè)限制本振遠(yuǎn)端噪聲底的指標(biāo):