高性能TD-SCDMA接收机的设计

声展示了附加白高斯噪声(AWGN)带来的影响，而结合噪声系数可以用来描述这两种情况。在时分-双工操作中，当接收机打开时，发射机应该是关闭的，因此发射机的本底噪声对TD-SCDMA接收机来说不是问题。使用数字中频技术后，主要由模拟解调器造成的I/Q增益和相位不平衡可以在数字域中得到校正，因此不会影响上述灵敏度指标。当本振和电源性能足够高时，相位噪声和电压噪声的影响可以忽略。线性相位失真和线性幅度失真可以用基带处理器补偿。基于这些分析可以看出，噪声系数是影响TD-SCDMA接收机基准灵敏度的主要原因。

　　在传统的接收机-天线装置中，由连接天线和射频接收机的射频电缆引起的损耗会增加系统的噪声系数。在TD-SCDMA射频接收机系统中，系统在有源天线模块处被分割开来，由该模块直接连接天线和低噪声放大器。因此由射频电缆造成的损耗可以得到有效补偿，从而提高了接收机分集性能。

　　当接收机由多个块组成时，每个块都有自己的插入增益(Gi)和噪声因数(Fi)。每个块都会增加噪声到信号中，但当信号在前级电路中被放大时，后续块对总噪声因数的影响会减弱。接收机的噪声系数可以用式1计算。式1中的值必须用增益和噪声因数(F)的数值计算，而不能作为对数式噪声系数值(单位dB)。这个简单级联的噪声系数公式的含义在系统设计中是很重要的。

　　根据式1，且考虑到5米长同轴电缆的3dB损耗，带通滤波器的1dB损耗，低噪声放大器的1dB噪声系数和20dB增益，其它部件维持不变，那么噪声系数可以从5.1dB(式2)降低到2.14dB(式3)，而且TD-SCDMA接收机基准灵敏度有显著提高。接收机中使用的AGC电路可以向ADC提供恒定电平的信号。在WiMAX和3G蜂窝系统等许多宽带系统应用中经常用到基于PIN二极管的AGC衰减器。TD-SCDMA接收机则常采用数字AGC方法，不用模拟电路，以提供灵活和一致的性能。PIN二极管衰减器用于每个射频通道中的模拟衰耗，并受数字基带电路的控制。

　　图3(a)是一种典型的π型电阻衰减器，其衰耗由式4决定，其中参数K被定义为输入到输出电压比，Z0代表系统特征阻抗。

　　对于常见衰耗值，电阻值为50Ω。根据π电阻衰减器框图，在图3(b)所示电路中使用了4个PIN二极管。在开关电路中，PIN二极管的最大和最小值点的电阻特性是被充分利用的。然而在衰减器中使用的是PIN二极管电阻的有限值。这种电路的好处是其对称性，允许使用比较简单的偏置网络，并且由于在这种背靠背连接的串连二极管电路中的谐波信号可以相互抵消而使失真减小。虽然还有其它方法可提供AGC功能，比如改变射频晶体管放大器增益，但PIN二极管方法通常具有低功耗、宽带恒定阻抗、宽动态范围、低频率牵引和高线性度等特性。

　　图3：(a)典型的π型电阻衰减器;(b)采用PIN二极管的衰减器。

　　图4：用安捷伦的ADS软件对由4个PIN二极管组成的衰减器进行仿真。

　　利用安捷伦科技公司提供的高级设计系统(ADS)软件工具套件对上述AGC电路中使用的PIN二极管衰减器进行了计算机仿真。仿真得到的动态范围结果见图4。根据这些仿真得到的动态范围可达120dB。虽然衰耗曲线不是线性的，但AGC控制电压通过基带算法校正可以达到有效的线性响应。与传统环路型AGC电路相比，这种数字AGC技术速度更快，更加适合TDD系统。

　　图5(a)和5(b)分别是有源天线模块和多通道射频接收机模块。这种多通道射频接收机模块被集成在尺寸为150x200x20mm的四层电路板上。图6给出了用安捷伦科技公司的N8975A噪声系数分析仪测得的总体接收机噪声系数和同样是安捷伦科技公司的E4438C信号发生器和89600软件测得的调制性能。如图6所示，接收机噪声系数小于2dB，而系统测得的基准灵敏度为-115dBm。图7给出了误差向量幅度(EVM)性能。

参考文献

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