半英寸 UMTS 基站接收器

设计分析 - 140MHz IF 采样接收器

LTM9005 是一款 IF 采样接收器，采用了一个下变频混频器、IF 放大器以及一个可变衰减器、一个表面声波 (SAW) 滤波器和一个 14 位、125Msps ADC，如图 2 所示。LTM9005-AB SAW 滤波器的中心频率为 140MHz，带宽为 20MHz，允许 4 个 WCDMA 载波。LTM9005-AB 可与一个如上所述的类似 RF 前端一起使用，以构成一个完整的 UMTS 频带上行链路接收器。在这种情况下，一个合适的前端应该有 14.5dB 的最大 RF 增益。

图 2：在 LTM9005 微型模块接收器中实现的 IF 采样架构

以下是 LTM9005-AB 的典型关键性能规范：

    -1dBFS 信号输入：        -17.8dBm
    输入噪声电平：             -158dBm/Hz
    IIP3
    IF 内有两个音调：        +17.7dBm
    IF 外有两个音调：         +19dBm
    P1dB (IF 通带外)：        +8.8dBm
    IF 通带外抑制：             40dB

LTM9005-AB 的典型输入噪声为 -158dBm/Hz。考虑到 RF 前端噪声，在最大 RF 增益时，预测系统灵敏度为 -122.2dBm。

UMTS 规范要求最大同通道干扰信号为 -73dBm。在接收器设定为最大增益时，到达微型模块接收器输入端的电平为 -58.5dBm。请注意，已调通道的波峰因数将在 10 至 12dB，因此这个信号在微型模块接收器输入端将达到约 -48.5dBm 的峰值功率。这在 ADC 输入端相当于 -31.7dBFS。

在 RF AGC 设定为最小增益、手机平均功率为 +28dBm 时，该规范中规定的最低通路损耗为 53dB。那么在接收器输入端，最大信号电平就是 25dBm。这一条件限定了微型模块接收器之前可设定的最大 RF 增益。假定 RF AGC 范围为 20dB，那么在 LTM9005-AB 输入端的信号电平就是 -30.5dBm。考虑到波峰因数，那么在微型模块接收器输入端，这个信号将达到约 -20.5dBm 的峰值功率。这在 ADC 处相当于 -3.7dBFS。

假定在阻断信号存在的情况下，接收器设定为最大 RF 增益。灵敏度规范仍然为 -115dBm。请注意，一旦接收到的信号数字化了，那么其他带通滤波将利用 DSP 来完成。假定这运作有 20dB 的抑制因数。

在这些阻断信号中，第一个是电平为 -52dBm 的相邻通道阻断信号。该微型模块接收器的 IF 抑制为 40dB，DSP 后处理另增加 20dB。因此在接收器输入端，这信号相当于 -114.5dBm 的干扰信号，数字化信号的电平为 -50.7dBFS。结果灵敏度为 -122.2dBm。

该接收器还必须与相隔 ≥ 10MHz 的 -40dBm 干扰通道相竞争。这里，RF 前端仍然不提供对这个通道的抑制，但是微型模块接收器的 IF 和 DSP 抑制将衰减该通道信号，使其在接收器输入端的等效电平为 -102.5dBm。这相当于 -38.7dBFS 的数字化信号电平，而且所产生的灵敏度为 -119.8dBm。

在所有这些情况下，LTM9005-AB 的 -1dBFS 典型输入电平都远高于最大预期的阻断信号电平。请注意，所产生的灵敏度全部在规范规定的 -115dBm 范围之内。

带外阻断信号也必须考虑，最大的是 -15dBm CW 音调，位于接收频带边沿之外 ≥ 20MHz 之处。RF 前端将对这个音调提供约 37dB 抑制，而且 IF 滤波器将另提供 40dB 的衰减。考虑到 DSP 抑制，那么这个音调的电平等于 -114.5dBm。那么所产生的灵敏度为 -122.2dBm，数字化信号电平为 -60.7dBFS。

发送器输出电平假定为 ≤ +38dBm，发送至接收隔离为 95 dB。考虑到 IF 和 DSP 抑制，那么在接收器输入端的等效电平为 -119.5dBm 或 -55.7dBFS。结果灵敏度为 -122.2dBm，这也在规范规定的 -115dBm 范围之内。

就 3 阶线性度而言，在两个干扰信号存在的情况下，灵敏度不得降至低于 -115dBm。这些干扰信号是一个 CW 音调和一个 WCDMA 通道，每个的电平都为 -48dBm。这些干扰信号均以 -33.5dBm 的电平出现在 LTM9005-AB 的输入端。它们的频率与想要的通道相隔 10MHz 和 20MHz，因此 3 阶互调分量落在 IF 通带之内。这里，这个分量仍然以伪随机噪声的形式出现。利用适合于通带外音调的 IIP3，预测 3 阶分量在 -131.1dBm 出现。这比噪声电平大约低 30dB，而且对灵敏度没有影响。

结论

LTM9004 和 LTM9005 展现了 UMTS 基站应用所需的高性能，而且提供非常紧凑设计所需的较小尺寸和集成度 (参见图 3)。通过运用 SiP 技术，这些微型模块接收器采用了以最佳工艺 (SiGe、CMOS) 制造的组件和无源滤波器组件。
 
图 3：实际的演示板照片，该板最大限度地减少了所需的外部电路