數(shù)字接收機(jī)中高性能adc和射頻器件的動(dòng)態(tài)性能要求(已修改)
2025-04-25 05:01 本頁(yè)面
【正文】 數(shù)字接收機(jī)中高性能ADC和射頻器件的動(dòng)態(tài)性能要求摘要：基站系統(tǒng)(BTS)需要在符合各種不同標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)滿足信號(hào)鏈路的指標(biāo)要求。本文介紹了一些信號(hào)鏈路器件，例如：高動(dòng)態(tài)性能ADC，可變?cè)鲆娣糯笃?，混頻器和本振，詳細(xì)介紹了它們?cè)诘湫偷幕局械氖褂茫軌驖M足基站對(duì)高動(dòng)態(tài)性能、高截點(diǎn)性能和低噪聲的要求。 大多數(shù)字接收機(jī)對(duì)其采用的高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)及模擬器件的要求都較高。例如，蜂窩基站數(shù)字接收機(jī)要求有足夠的動(dòng)態(tài)范圍，以處理較大的干擾信號(hào)，從而把電平較低的有用信號(hào)解調(diào)出來(lái)。Maxim的15位65Msps模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX1418或12位65Msps模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX1211配以2GHz的MAX9993或900MHz的MAX9982集成混頻器，即可為接收機(jī)的兩級(jí)關(guān)鍵電路提供出色的動(dòng)態(tài)特性，此外，Maxim的中頻(IF)數(shù)字可調(diào)增益放大器(DVGA) MAX2027和MAX2055能夠在許多系統(tǒng)中提供較高的三階輸出截點(diǎn)(OIP3)，并滿足系統(tǒng)所需要的增益調(diào)節(jié)范圍。蜂窩基站(BTS：基站收發(fā)器)由多個(gè)不同的硬件模塊組成，其中之一就是完成RF接收(Rx)及發(fā)送(Tx)功能的收發(fā)器(TRx)模塊。在老式模擬AMPS及TACS BTS中，一個(gè)收發(fā)器只能用于處理一路全雙工Rx和Tx RF載波，若要實(shí)現(xiàn)要求的呼叫覆蓋率就需要很多個(gè)收發(fā)器才能提供足夠的載波。如今在全球范圍內(nèi)，模擬技術(shù)已被CDMA和WCDMA所取代，歐洲也已在10年前就采用了GSM。在CDMA中，多個(gè)主叫用戶使用同一個(gè)RF頻率，這樣一個(gè)收發(fā)器就可同時(shí)處理多個(gè)主叫用戶的信號(hào)。截至目前已有多種CDMA和GSM的設(shè)計(jì)方案，BTS制造商也一直致力于探索可降低成本和功耗的方法，對(duì)單載波解決方案進(jìn)行優(yōu)化或開發(fā)多載波接收機(jī)就是行之有效的方案。圖1是BTS設(shè)備常用的欠采樣接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。 圖1. 欠采樣接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖圖1中，Maxim的2GHz MAX9993和900MHz MAX9982混頻器可為許多設(shè)計(jì)提供所需的增益和線性度，而且具有極低的耦合噪聲，這樣就不再需要那些損耗較高的無(wú)源混頻器。MAX2027和MAX2055工作在接收機(jī)的第一、二中頻級(jí)，此兩款器件在其整個(gè)增益調(diào)節(jié)范圍內(nèi)OIP3均可達(dá)到+40dBm。在圖1電路中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器采用的是MAX1418 (15位、65Msps)和MAX1211 (12位、65Msps)，此外Maxim的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品還有其它采樣速率的器件，可滿足大多數(shù)設(shè)計(jì)要求。若將圖1中的第二下變頻器省去(虛線中所示)，那么圖1所示電路就變成了單路下變頻器結(jié)構(gòu)。 Maxim的低噪聲ADC： MAX1418圖1所示的欠采樣接收機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)ADC的噪聲和失真有著嚴(yán)格的要求。在接收機(jī)中，電平較低的有用信號(hào)單獨(dú)被數(shù)字化或同時(shí)伴隨有無(wú)用的、需要倍加關(guān)注的大幅度信號(hào)，因此要想使接收機(jī)正常工作，ADC的有效噪聲系數(shù)要按這兩種信號(hào)的極端情況(即有用信號(hào)最小、無(wú)用信號(hào)達(dá)到最大值)來(lái)計(jì)算。對(duì)于小的模擬輸入信號(hào)，ADC的噪聲基底中占支配地位的是熱噪聲和量化噪聲，決定了ADC的噪聲系數(shù)(NF)。實(shí)際上，小信號(hào)條件下的ADC有效噪聲系數(shù)一經(jīng)確定，模擬電路(RF或IF)的級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù)也就隨之確定。ADC前級(jí)電路的最小功率增益應(yīng)滿足接收電路的噪聲系數(shù)要求，通常該功率增益值以ADC過載前接收機(jī)所能容許的最大阻塞電平或最高干擾電平為上限。在BTS中，如果不采用自動(dòng)增益控制(AGC)，ADC的動(dòng)態(tài)范圍一般無(wú)法同時(shí)滿足電路噪聲系數(shù)(接收機(jī)靈敏度)和最大阻塞兩方面的要求，AGC電路可以放在RF級(jí)或IF級(jí)電路中，也可在兩級(jí)電路中同時(shí)包含AGC電路。MAX1418系列的其它產(chǎn)品對(duì)fINPUT = fCLOCK/2的基帶應(yīng)用特別適用。當(dāng)轉(zhuǎn)換器工作在這個(gè)頻率范圍內(nèi)，采用這些基帶特性極佳的器件，將具有最佳的動(dòng)態(tài)范圍。這些產(chǎn)品中包括針對(duì)65Msps時(shí)鐘速率的MAX1419及針對(duì)80Msps時(shí)鐘速率的MAX1427，它們的基帶
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