設(shè)計(jì)分析 - 140MHz IF 采樣接收器 - 半英寸UMTS基站接收器設(shè)計(jì)

　　LTM9005 是一款 IF 采樣接收器，采用了一個(gè)下變頻混頻器、IF 放大器以及一個(gè)可變衰減器、一個(gè)表面聲波 (SAW) 濾波器和一個(gè) 14 位、125Msps ADC，如圖 2 所示。LTM9005-AB SAW 濾波器的中心頻率為 140MHz，帶寬為 20MHz，允許 4 個(gè) WCDMA 載波。LTM9005-AB 可與一個(gè)如上所述的類似 RF 前端一起使用，以構(gòu)成一個(gè)完整的 UMTS 頻帶上行鏈路接收器。在這種情況下，一個(gè)合適的前端應(yīng)該有 14.5dB 的最大 RF 增益。

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　　圖 2：在 LTM9005 微型模塊接收器中實(shí)現(xiàn)的 IF 采樣架構(gòu)

　　以下是 LTM9005-AB 的典型關(guān)鍵性能規(guī)范：

　　-1dBFS 信號(hào)輸入： -17.8dBm

　　輸入噪聲電平： -158dBm/Hz

　　IIP3

　　IF 內(nèi)有兩個(gè)音調(diào)： +17.7dBm

　　IF 外有兩個(gè)音調(diào)： +19dBm

　　P1dB (IF 通帶外)： +8.8dBm

　　IF 通帶外抑制： 40dB

　　LTM9005-AB 的典型輸入噪聲為 -158dBm/Hz?？紤]到 RF 前端噪聲，在最大 RF 增益時(shí)，預(yù)測系統(tǒng)靈敏度為 -122.2dBm。

　　UMTS 規(guī)范要求最大同通道干擾信號(hào)為 -73dBm。在接收器設(shè)定為最大增益時(shí)，到達(dá)微型模塊接收器輸入端的電平為 -58.5dBm。請注意，已調(diào)通道的波峰因數(shù)將在 10 至 12dB，因此這個(gè)信號(hào)在微型模塊接收器輸入端將達(dá)到約 -48.5dBm 的峰值功率。這在 ADC 輸入端相當(dāng)于 -31.7dBFS。

　　在 RF AGC 設(shè)定為最小增益、手機(jī)平均功率為 +28dBm 時(shí)，該規(guī)范中規(guī)定的最低通路損耗為 53dB。那么在接收器輸入端，最大信號(hào)電平就是 25dBm。這一條件限定了微型模塊接收器之前可設(shè)定的最大 RF 增益。假定 RF AGC 范圍為 20dB，那么在 LTM9005-AB 輸入端的信號(hào)電平就是 -30.5dBm。考慮到波峰因數(shù)，那么在微型模塊接收器輸入端，這個(gè)信號(hào)將達(dá)到約 -20.5dBm 的峰值功率。這在 ADC 處相當(dāng)于 -3.7dBFS。

　　假定在阻斷信號(hào)存在的情況下，接收器設(shè)定為最大 RF 增益。靈敏度規(guī)范仍然為 -115dBm。請注意，一旦接收到的信號(hào)數(shù)字化了，那么其他帶通濾波將利用 DSP 來完成。假定這運(yùn)作有 20dB 的抑制因數(shù)。

　　在這些阻斷信號(hào)中，第一個(gè)是電平為 -52dBm 的相鄰?fù)ǖ雷钄嘈盘?hào)。該微型模塊接收器的 IF 抑制為 40dB，DSP 后處理另增加 20dB。因此在接收器輸入端，這信號(hào)相當(dāng)于 -114.5dBm 的干擾信號(hào)，數(shù)字化信號(hào)的電平為 -50.7dBFS。結(jié)果靈敏度為 -122.2dBm。

　　該接收器還必須與相隔 ≥ 10MHz 的 -40dBm 干擾通道相競爭。這里，RF 前端仍然不提供對這個(gè)通道的抑制，但是微型模塊接收器的 IF 和 DSP 抑制將衰減該通道信號(hào)，使其在接收器輸入端的等效電平為 -102.5dBm。這相當(dāng)于 -38.7dBFS 的數(shù)字化信號(hào)電平，而且所產(chǎn)生的靈敏度為 -119.8dBm。

　　在所有這些情況下，LTM9005-AB 的 -1dBFS 典型輸入電平都遠(yuǎn)高于最大預(yù)期的阻斷信號(hào)電平。請注意，所產(chǎn)生的靈敏度全部在規(guī)范規(guī)定的 -115dBm 范圍之內(nèi)。

　　帶外阻斷信號(hào)也必須考慮，最大的是 -15dBm CW 音調(diào)，位于接收頻帶邊沿之外 ≥ 20MHz 之處。RF 前端將對這個(gè)音調(diào)提供約 37dB 抑制，而且 IF 濾波器將另提供 40dB 的衰減。考慮到 DSP 抑制，那么這個(gè)音調(diào)的電平等于 -114.5dBm。那么所產(chǎn)生的靈敏度為 -122.2dBm，數(shù)字化信號(hào)電平為 -60.7dBFS。

　　發(fā)送器輸出電平假定為 ≤ +38dBm，發(fā)送至接收隔離為 95 dB。考慮到 IF 和 DSP 抑制，那么在接收器輸入端的等效電平為 -119.5dBm 或 -55.7dBFS。結(jié)果靈敏度為 -122.2dBm，這也在規(guī)范規(guī)定的 -115dBm 范圍之內(nèi)。

　　就 3 階線性度而言，在兩個(gè)干擾信號(hào)存在的情況下，靈敏度不得降至低于 -115dBm。這些干擾信號(hào)是一個(gè) CW 音調(diào)和一個(gè) WCDMA 通道，每個(gè)的電平都為 -48dBm。這些干擾信號(hào)均以 -33.5dBm 的電平出現(xiàn)在 LTM9005-AB 的輸入端。它們的頻率與想要的通道相隔 10MHz 和 20MHz，因此 3 階互調(diào)分量落在 IF 通帶之內(nèi)。這里，這個(gè)分量仍然以偽隨機(jī)噪聲的形式出現(xiàn)。利用適合于通帶外音調(diào)的 IIP3，預(yù)測 3 階分量在 -131.1dBm 出現(xiàn)。這比噪聲電平大約低 30dB，而且對靈敏度沒有影響。

　　結(jié)論

　　LTM9004 和 LTM9005 展現(xiàn)了 UMTS 基站應(yīng)用所需的高性能，而且提供非常緊湊設(shè)計(jì)所需的較小尺寸和集成度 (參見圖 3)。通過運(yùn)用 SiP 技術(shù)，這些微型模塊接收器采用了以最佳工藝 (SiGe、CMOS) 制造的組件和無源濾波器組件。

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　　圖 3：實(shí)際的演示板照片，該板最大限度地減少了所需的外部電路