半导体简化直接变频设计

随着半导体工艺的不断进步，集成电路得以具备无线基础设施直接变频接收机所需的性能，能够满足多模式通信系统的需求。
作者：Cecile Masse
直接变频架构促使着宽带无线电支持第三代(3G)和第四代(4G)无线网络中的多模式和多标准要求，随之要求能够处理全球400 MHz至4 GHz范围内的信号，因而基础设施和移动设备开发商寻求系统器件达到新的性能水平。幸运的是，随着硅锗(SiGe)和CMOS半导体工艺的不断改进，集成度得以提高，同时功耗有所下降。利用直接变频架构，无线电设计人员还能够实现较宽的设计频率范围，并可在单个硬件平台上调整带宽。与无线基站的传统IF采样接收机方法相比，该架构具有许多优点，并结合平衡防阻塞的RF解调器和模数转换器(ADC)技术的优势，利用自适应性校正技术来处理残余信号损坏。
3G长期演进(LTE)无线通信标准支持1.4至20 MHz范围内的各种通道带宽。无论设备支持仅LTE载波，还是3G (WCDMA)或LTE (OFDM)混合载波，通常要求采用的最低带宽是20 MHz。由于带宽范围很宽，因此可以接收多个相邻或非相邻载波。例如，20MHz带宽内可容纳多达四个相邻WCDMA信号。
对于宽带接收机设计，所面临的挑战是如何在存在高干扰信号的情况下解调低电平、高数据速率信号。根据定义，多载波RF接收机不具备模拟通道选择性，而无用阻塞信号未经衰减就会抵达ADC，这就要求接收机构建模块（尤其是ADC）具有高动态范围。例如，3G LTE阻塞要求则需要比所需信号高60 dB的窄带阻塞。因此，多载波接收机应当具有高输入1dB压缩点、高分辨率ADC和某种形式的自动增益控制(AGC)，将阻塞信号电平维持在ADC的满量程(FS)电平以下。
而且必须在可接受的接收机灵敏度下，实现这种对阻塞信号的抗扰度。设计用于支持3G LTE标准的基站接收机必须具备优于5 dB的噪声系数(NF)。为了完全达到这种性能水平，下变频混频器或解调器一般前置一些低噪声放大器(LNA)级。