對(duì)比ADI兩代TD-SCDMA射頻IC得到的啟示

　　TD-SCDMA即將商用，在基帶芯片方面，展迅、凱明、T3G、重郵等本土企業(yè)開展得如火如荼，但是與基帶芯片配合的射頻芯片一直是國(guó)內(nèi)3G產(chǎn)業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)。目前已有一些解決方案：銳迪科推出支持HSDPA的TD/GSM雙模芯片(RDA8206)；鼎芯TD射頻芯片(射頻收發(fā)器CL4020+模擬基帶CL4520)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)HSDPA傳輸；廣晟推出TD/GSM雙模芯片(RS1012)。有人評(píng)述這三家公司的TD射頻芯片：“射頻方面，銳迪科和鼎芯都強(qiáng)調(diào)CMOS工藝的先進(jìn)性(我想主要是低成本優(yōu)點(diǎn)，廣晟的RS1012采用BiCMOS工藝)；廣晟和銳迪科采用TD/GSM雙模方案，對(duì)于未來(lái)2年~3年雙模方式將并存更具現(xiàn)實(shí)意義(鼎芯的CL4020是TD單模方案)?！毕鄬?duì)于這些比較，我們更希望深入了解射頻芯片的設(shè)計(jì)問(wèn)題。也許，從ADI公司兩代TD射頻芯片方案(第一代參見圖1；第二代芯片參見圖2)的對(duì)比中，我們會(huì)有一些收獲。

　　TD射頻芯片面臨的挑戰(zhàn)與絕大多數(shù)射頻IC面臨的挑戰(zhàn)是一樣的：首先，必須滿足性能指標(biāo)，并有一定的冗余，因?yàn)橐紤]系統(tǒng)中其它元件的制造容限；其次，尺寸與功率必須一代代不斷提高；第三，整個(gè)無(wú)線

　　電設(shè)備中的外部元件數(shù)量必須有所減少。注意到在圖1中，發(fā)射芯片和接收芯片是分立的兩顆芯片，而很多本土產(chǎn)商提供收發(fā)器集成的方案。ADI公司射頻和無(wú)線系統(tǒng)部的Doug Grant解釋，集成總是伴隨著風(fēng)險(xiǎn)，因此我們的第一代器件(AD6541與AD6547) 是作為獨(dú)立的發(fā)射器與獨(dú)立的接收器而研制的，每種器件滿足目標(biāo)性能的概率都較高；此外，我們開發(fā)的這些器件可以用于TD-SCDMA和W-CDMA兩種應(yīng)用中：在W-CDMA中由于接收器與發(fā)射器同時(shí)ADI，因此存在另外的問(wèn)題。不過(guò)，在我們的最新接收器產(chǎn)品(用于W-CDMA的 AD6551“Othello-3”以及用于TD-SCDMA的AD6552“Othello-3T”)中，將發(fā)射器與接收器集成在一個(gè)芯片上，此外，還集成了VCO環(huán)路濾波器和LDO穩(wěn)壓器。

　　比較圖1和圖2，發(fā)現(xiàn)圖2中不再含有射頻聲表面波(RF SAW)濾波器。對(duì)于此，Doug表示，實(shí)際上，還沒有哪一家制造商提出在其射頻集成電路中集成了聲表面波濾波器(SAW)。原因是SAW濾波器不是采用硅集成電路工藝制作的，因此必須在射頻集成電路外面。在可能采用新的電路架構(gòu)的地方，消除SAW濾波器是大多數(shù)新型射頻集成電路設(shè)計(jì)的目標(biāo)。公司的第一代TD-SCDMA器件差不多是3年前推出的，它要求在發(fā)射與接收信號(hào)路徑都要求外部RF SAW濾波器。不過(guò)，“Othello-3”系列收發(fā)器采用某些新的電路架構(gòu)，省去了所有的RF SAW濾波器，無(wú)論發(fā)射器還是接收器。

　　在工藝方面，AD6541與AD6547是BiCMOS器件，芯片尺寸較小，因此成本合理；AD6552 單片收發(fā)器是CMOS器件，成本較低。AD6547接收器和新的AD6552收發(fā)機(jī)都采用零-中頻(ZERO-IF)架構(gòu)。零-中頻架構(gòu)在手機(jī)收發(fā)機(jī)中通常是首選的，因?yàn)樗s了對(duì)中頻信道濾波器的需求，中頻信道濾波器是超外差式接收器必需的。關(guān)于TD射頻芯片未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，Doug認(rèn)為這取決于TD-SCDMA的市場(chǎng)應(yīng)用，在未來(lái)可能要求增加額外模式(例如GPRS/EDGE或者甚至W-CDMA)。如同我們?cè)贕PRS和EDGE等其它標(biāo)準(zhǔn)中看到的一樣，持續(xù)地降低成本、功耗和BOM始終是非常重要的，但性能不能打折，而且性能應(yīng)當(dāng)一代更比一代強(qiáng)。

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　　各種主要的接收器架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與不足

　　超外差式接收器：優(yōu)勢(shì)是性能非常好；缺點(diǎn)是需要分立的中頻濾波器(通常是聲表面波濾器) 以及額外的本地振蕩器，因此，元件數(shù)量較多、成本較高而且電路板面積較大。

　　直接轉(zhuǎn)換(又稱作“零-中頻”或“零差”)：優(yōu)勢(shì)是成本、尺寸以及元件數(shù)量都有所下降；不足是存在本地振蕩輻射以及直流偏移的歷史問(wèn)題。利用良好的電路設(shè)計(jì)(如內(nèi)置直流偏移校正電路)以及布線實(shí)踐，就可以解決這兩個(gè)問(wèn)題。

　　“近零中頻”“：優(yōu)勢(shì)是它類似于直接轉(zhuǎn)換，而且避免了中頻聲表面波濾波器；缺點(diǎn)是信道濾波器必須是帶通濾波器而不是低通濾波器，因此更加復(fù)雜。此外，為了進(jìn)行信號(hào)處理，近零信號(hào)必須轉(zhuǎn)換為基帶，這也要涉及額外電路。