中心議題：

• 探究手機射頻和混合信號集成設計

解決方案：

• 利用調製器
• 采用CMOS功率放大器

一直以來，蜂窩電話都使用超外差接收器和發射器。但是

，隨著對包含多標準(GSM、cdma2000和W-CDMA)的(de)多(duo)模(mo)終(zhong)端(duan)的(de)需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)，直(zhi)接(jie)轉(zhuan)換(huan)接(jie)收(shou)器(qi)和(he)發(fa)射(she)器(qi)架(jia)構(gou)變(bian)得(de)日(ri)趨(qu)流(liu)行(xing)。在(zai)過(guo)去(qu)十(shi)年(nian)中(zhong)，集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)技(ji)術(shu)取(qu)得(de)長(chang)足(zu)發(fa)展(zhan)，使(shi)得(de)在(zai)單(dan)一(yi)芯(xin)片(pian)上(shang)集(ji)成(cheng)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)RF、混合信號和基帶處理功能成為可能。

一個典型的蜂窩收發器(見圖)包括RF前端、混合信號部分和實際的基帶處理部分。就接收器而言，通常的架構選擇包括直接轉換到直流、極低中頻(IF) 和直接采樣。直接轉換到直流的方法會受直流偏移和低頻噪音幹擾，而低IF可以減輕這類幹擾
，但鏡像抑製卻是一個關鍵性挑戰。RF的直接采樣則存在一些固有缺陷，如低頻噪音、寬帶信號的交疊以及動態範圍需求。

zaishangshusuoyoujiagouzhong，guanjiandetiaozhanshijichengmoniheshuzigongneng。yidanxinhaoxiabianhuanweizhiliuhuojidizhongpin，buxiwangdeganraoxinhaohuibansuiyouyongxinhaochansheng，erqieqiqiangdumingxiangaoyuyouyongxinhao。duizhezhonghunhexinhaojinxingshuzihuachulixuyaoyigegaodongtaifanweideA/D轉換器，該轉換器必須具有出色的噪音和無雜散動態範圍性能。以GSM通信為例，偏移載波 3MHz處的幹擾信號比有用信號高76dB
，而偏移600KHz處的幹擾信號比有用信號高56dB。這確定了A/D轉換器的上限。

此外
，在參考靈敏度水平，A/D輸入端的有用信號可能隻有1mV(-60dBV)。為了不降低噪音指數性能
，量化噪音的基底必須足夠低，對1mV信號要求是在-80dBV。另一方麵
，CDMA和W-CDMA具有更低的信噪比要求，所以可容忍的量化噪音基底範圍相對較寬。

高動態範圍的Σ-Δ轉換器可以從連續時間轉換器到離散采樣時間轉換器等不同類型的器件中進行選擇。連續時間A/D轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)優(you)勢(shi)是(shi)提(ti)供(gong)了(le)抗(kang)交(jiao)疊(die)濾(lv)波(bo)器(qi)，它(ta)可(ke)以(yi)嵌(qian)入(ru)作(zuo)為(wei)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)。而(er)離(li)散(san)時(shi)間(jian)轉(zhuan)換(huan)器(qi)則(ze)需(xu)要(yao)在(zai)轉(zhuan)換(huan)器(qi)前(qian)放(fang)置(zhi)一(yi)個(ge)抗(kang)交(jiao)疊(die)濾(lv)波(bo)器(qi)，以(yi)消(xiao)除(chu)頻(pin)譜(pu)鏡(jing)像(xiang)。

調(tiao)製(zhi)器(qi)的(de)階(jie)數(shu)是(shi)影(ying)響(xiang)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)設(she)計(ji)參(can)數(shu)。高(gao)階(jie)調(tiao)製(zhi)器(qi)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)，但(dan)會(hui)導(dao)致(zhi)潛(qian)在(zai)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)問(wen)題(ti)。單(dan)位(wei)量(liang)化(hua)器(qi)與(yu)多(duo)位(wei)量(liang)化(hua)器(qi)之(zhi)比(bi)也(ye)會(hui)影(ying)響(xiang)動(dong)態(tai)範(fan)圍(wei)特(te)性(xing)。每(mei)個(ge)附(fu)加(jia)位(wei)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)6dB的動態範圍，但這個拓撲結構需要在反饋通道中進行不匹配修整，以獲得所需的動態範圍。 [page]
在zai天tian線xian後hou端duan，盡jin早zao進jin行xing數shu字zi化hua有you助zhu於yu獲huo得de魯lu棒bang設she計ji和he更geng低di的de成cheng本ben。模mo擬ni元yuan件jian的de寬kuan容rong差cha要yao求qiu可ke被bei免mian除chu，而er數shu字zi模mo塊kuai可ke以yi按an數shu字zi工gong藝yi縮suo小xiao幾ji何he尺chi寸cun，從cong而er減jian小xiao芯xin片pian體ti積ji和he相xiang應ying成cheng本ben。這zhe還hai有you助zhu於yu走zou向xiang真zhen正zheng的de軟ruan件jian無wu線xian電dian架jia構gou
，其qi中zhongA/D和數字後端模塊可以自動適應CDMA、W-CDMA和GSM等標準。在選擇架構時必須考慮多模無線電新近提出的一些要求，如係統交接時W-CDMA和GSM要同時工作、為了提高容量要采用多樣性接收以及藍牙功能等。多個標準的同時工作將不允許功能模塊的複用，因而有可能增加裸片的尺寸和功耗。

高動態範圍A/D靠一個高速采樣時鍾提供時鍾信號
，所以在設計和布局階段必須仔細考慮基底噪音及RF前端的耦合噪聲。來自RF采cai樣yang時shi鍾zhong諧xie波bo的de幹gan擾rao如ru果guo處chu在zai通tong道dao帶dai寬kuan之zhi內nei的de話hua，可ke能neng會hui降jiang低di接jie收shou器qi的de性xing能neng。一yi旦dan信xin號hao實shi現xian了le數shu字zi化hua，一yi個ge公gong共gong的de硬ying件jian平ping台tai可ke用yong來lai提ti取qu期qi望wang信xin號hao
，同tong時shi阻zu止zhi幹gan擾rao信xin號hao。幾ji項xiang射she頻pin功gong能neng，如ru直zhi流liu偏pian移yi抵di消xiao、自動增益控製和頻率偏移校正等

，在實際的數據解調之前可以作為射頻的一部分被執行。這減輕了對DSP指令運算速度方麵的要求，同時使無線電控製方式更加靈活。

發射器架構

用於多個標準的發射器架構包括直接上變頻、轉換環、利用鎖相環的調製以及極環。發展趨勢是進一步數字化以降低總發射器鏈路中的模擬含量。關鍵的挑戰包括漏電流、動態範圍要求以及成本。采用Σ-Δ調製器的鎖相環調製技術承諾可以實現低功耗
，是一種更簡單的架構方法。

對於CDMA和W-CDMA等係統，AM和PM元件的分離是必要的。這引出了極環架構，它正取得更廣泛的應用。但將極環架構用於寬帶係統仍存在困難，在寬帶係統中AM和PM元件的校準以及頻譜失真的影響是非常關鍵的。

盡管直接調製方法具有兼容多種標準的優勢，但在滿足噪音基底需求方麵仍存在挑戰。多模手機需要幾個大體積的SAW濾波器來衰減接收頻帶的噪音。

為了減輕對重構濾波器的要求，發射器端進行的信號數字化可以包括I(同相)和Q(正交)過采樣D/Azhuanhuanqi。youyufasheqizhongmeiyouganrao，zhezaiyidingchengdushangjianhualezhuanhuanqidesheji。zaifasheqilianlushejizhong，rengxuyaokaolvnenggouchongfenmanzupinpupingbiyaoqiudedongtaifanwei。

發射器鏈路的最後一級是功率放大器
，在某些係統中最大的發射輸出功率接近3瓦。在這個功率下保持高效率是至關重要的。傳統上，功率放大器一直采用GaAs或InGaP進行設計。

總結

近來的趨勢傾向采用CMOS功率放大器，這有可能使它同發射器的其餘部分集成在同一個芯片上並降低係統成本。但是，這樣做在效率、熱特性和隔離方麵仍存在一些挑戰。