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TD-SCDMA手机射频前端设计

时间:08-11 来源:美信集成产品公司 点击:

出匹配有关。虽然MAX2507已设计成50欧姆输入输出阻抗以方便客户使用,但实际应用中MAX2507功放前后的电路并不总是很理想,这样就造成了再生频谱分量的不对称和某些频点处有凸包出现,以至于不能满足频谱模板的要求。为对付该问题,MAXIM在MAX2507内部设计了一个巧妙的电路,通过更改寄存器数值来补偿外部电路的非理想性,从而可以轻松解决该问题。

发射信号调制精度EVM

EVM是衡量发射机发射信号调制精度的一个重要指标,需注意的是该指标不是简单定义射频信号的调制精度,而是先将射频信号映射到I/Q平面,然后经过匹配滤波器,再抽样得到离散的I/Q数值,EVM衡量的是该离散I/Q数值的精度。图2是一个示意图。

图2:EVM指标说明。

由图2看到EVM衡量的是离散I/Q数据点的精度,它与射频信号的精度是不一样的,原因是在求离散I/Q数据点时采用了成型滤波器,在频域上看该滤波器可以将带外噪声抑制掉一些,从而可提高了调制精度指标。3GPP标准中还指出在测量时,应尽可能地调整上图解调过程中本振的频率和相位,以及采取所有可能的措施使最终误差最小,这也就是说射频调制信号中有些失真与干扰将不计入EVM值,这些包括射频通道的线性失真、载波泄漏、I/Q正交调制器的移相偏差、正交分量与同相分量幅度的不平衡,这样算下来,影响EVM指标的还有两大因素:相位噪声与非线性产物。下面是一个简化公式用来估算EVM值。

  方程1。

上式中ACLR是指相邻信道的ACLR测量值,是累积相位误差,9.5是针对TD-SCDMA标准的一个修正值。附录一给出了该公式的一个简单推导过程。

为验证上面公式是否正确,我们先利用ESG信号源产生简单的QPSK I/Q信号,这儿码片速率为1.28M,成型滤波器为0.22滚降系数的根升余弦滤波器,将该信号加到图1所示参考设计的输入端,调整参考设计配置使其输出功率为21dBm,这时利用FSIQ测得EVM约等于3.5%,邻信道ACLR为-38.5dBc;接下来我们移开ESG信号源,将参考设计的TxI+短接到地,从而在天线端口得到一个正弦波信号,用FSIQ测量该正弦波的相位噪声,最后计算出1KHz~1MHz范围内累积相位噪声约为1.5度。我们将上面测试结果代入方程1式得:

  方程2。

比较EVM测量值和计算值,其误差不到一个百分点,可见方程1作为EVM的估算公式还是很有效的。3GPP标准要求EVM指标不大于17.5%,由上面测试结果可以看到图一所示参考设计有很大余量。

接收机灵敏度与NF

接收机灵敏度是一个系统指标,不仅接收机射频通道的性能影响该指标,基带单元的解调算法也会影响该指标,用此指标来直接衡量射频接收机的性能好坏显然不合适。接收机射频通道对小信号的恶化主要是加性白噪声的影响,它反应接收机的噪声系数指标。相位噪声也会影响信号接收质量,但在小信号时相对加性白噪声的影响则微乎其微,故在此不考虑相位噪声的影响。因此当接收机基带单元确定的情况下,接收机灵敏度信号电平则与整机噪声系数有着直接对应关系。标准3GPP TR 25.945中对灵敏度指标有着详尽描述,标准指出只要接收机噪声系数不大于9dB,整机就应该满足灵敏度指标(灵敏度电平为-108dBm)要求,这里也暗示了如还有问题,则应该是基带解调的问题,与射频接收机无关。图一所示参考设计整机噪声系数约为5.7dB,相对9dB的最低要求有3.3dB余量,照此算来,采用MAXIM该射频套片的手机其整机灵敏度应能达到?\111dBm。

接收机非线性指标要求

3GPP TD?\SCDMA标准众多指标中有很多与接收机非线性有关,这些指标归纳起来有两类:一类是为防止小信号时强干扰造成性能下降而设定的指标,如阻塞指标、杂散响应指标、双音互调指标;另一类是说信号自身幅度太强,这儿仅有一个指标就是最大输入信号电平指标。为灵活应对这些指标要求,同时考虑手机的节电要求,MAXIM在设计该TD-SCDMA套片时,为接收芯片MAX2392设计了多种工作模式。MAX2392的低噪声放大器有高低两种增益模式,混频器也有两种增益模式,同时混频器的线性度也有两档,这样组合起来MAX2392有四种区别比较明显的工作模式:

表1:接收机工作模式。

下面分别就一些具体的非线性指标要求做详细讨论。
a)接收机最大输入信号电平指标,该指标涉及到接收机的两个问题:接收机通道增益控制范围,因为该指标规定了天线端口最大输入信号电平,而灵敏指标规定了最小输入信号电平,我们总希望基带接口处电平恒定,这就要求通道增益控制范围至少大于这两个指标规定的电平之差;该指标牵扯到的另一个射频通道技术指标就是要求通道在如此大的信号电平下不能发生明显的限幅。针对该指标要求,MAXIM建议将MAX2392置为低增益模式。图一所示参考设计在低增益模式下测到输入1dB压缩点为-11.6dBm,而最大输入信号电平为-25dBm,显然可以满足要求。

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