本地振蕩器(LO)的設(shè)計(jì)和性能對(duì)手機(jī)能否達(dá)到或超過(guò)最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)有很大影響，大多數(shù)為北美市場(chǎng)設(shè)計(jì)的CDMA手機(jī)也包括AMPS，以便為那些尚未安裝數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)提供服務(wù)，針對(duì)這些應(yīng)用的手機(jī)可能需要8個(gè)不同的LO信號(hào)。本文討論影響CDMA手機(jī)LO的設(shè)計(jì)問(wèn)題，并利用PLL合成器來(lái)探討LO的性能、標(biāo)準(zhǔn)要求和設(shè)計(jì)方法。
目前，大多數(shù)CDMA手機(jī)采用的是圖1所示的超外差無(wú)線(xiàn)結(jié)構(gòu)，在典型的CDMA應(yīng)用中，接收到的無(wú)線(xiàn)信號(hào)由頻率范圍介于900 MHz至2.0GHz之間的高頻載波信號(hào)及經(jīng)過(guò)調(diào)制和編碼的低頻數(shù)據(jù)信號(hào)混合而成。
LO為混頻器提供輸入，對(duì)CDMA手機(jī)來(lái)說(shuō)，它通常是一個(gè)PLL(鎖相環(huán))合成器，PLL合成器可通過(guò)多種不同的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于CDMA需要多階頻率轉(zhuǎn)換，PLL合成器必須生成非常精確的信號(hào)，否則手機(jī)會(huì)與其它通信信號(hào)相互干擾或阻礙解調(diào)，從而導(dǎo)致誤碼率(BER)增大，降低語(yǔ)音和/或數(shù)據(jù)質(zhì)量(圖1)。
圖2給出了PLL合成器的方框圖。典型的PLL合成器由分立VCO(壓控振蕩器)、分立環(huán)路濾波器和合成器IC組成。合成器IC包括參考分頻器(R分頻器)、整數(shù)或分?jǐn)?shù)N分頻器以及鑒相器，但不包括VCO和環(huán)路濾波器。幾家CDMA收發(fā)器制造商已開(kāi)始在其芯片中集成可選的PLL合成器功能，以減少元件數(shù)目及簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)?？紤]到復(fù)雜性問(wèn)題，目前尚無(wú)法在這些芯片中集成RF VC功率電感O，因而現(xiàn)階段尚未開(kāi)發(fā)出完全集成這些功能的CDMA收發(fā)器芯片。
PLL合成器輸出頻率可由方程(1)確定：
中心頻率fcen可由方程(2)
計(jì)算得出，fcen貼片電感應(yīng)是LO所生成的輸出頻率頻譜的中心頻率。C和L表示振蕩所需的VCO振蕩回路。一旦fcen確定，基帶處塑封電感器理器或板上DSP可通過(guò)改變N分頻器的值將輸出頻率fout調(diào)整到特定的頻道。
確定輸出頻率
設(shè)計(jì)PLL合成器的第一步是確定手機(jī)要求，即需支持的頻帶、模式和收發(fā)器要求。在北美，有兩個(gè)頻帶分配給了商用數(shù)字蜂窩通信，如表1所示。大多數(shù)移動(dòng)電話(huà)制造商同時(shí)支持?jǐn)?shù)字和模擬(AMPS)通信，以擴(kuò)展覆蓋范圍。由于綜合數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的成本極高，業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)商更傾向于將AMPS作為未來(lái)移動(dòng)電話(huà)的一個(gè)選項(xiàng)。
頻帶為確定PLL合成器的輸出提供了一個(gè)起點(diǎn)，精確的輸出頻率要求取決于收發(fā)器和無(wú)線(xiàn)頻率分配規(guī)劃，頻率分配規(guī)劃是所有無(wú)線(xiàn)結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的中心環(huán)節(jié)。IF和RF LO所選的實(shí)際頻率必須在研究過(guò)偽混頻、諧波干擾及所選實(shí)際頻率的元件適用性之后才能確定。
大多數(shù)CDMA收發(fā)器采用超外差式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)同時(shí)包含RF和IF上變頻和下變頻兩級(jí)。為方便混頻，必須同時(shí)以?xún)煞N頻帶在發(fā)送和接收路徑上為每個(gè)混頻器提供RF和IF LO信號(hào)。
雙頻手機(jī)通常需要兩種或更多不同的RF LO信號(hào)，這取決于發(fā)送和接收混頻器是否需要不同的頻率(視收發(fā)器和無(wú)線(xiàn)頻率分配規(guī)劃而定)。因此，RF LO必須具備用于雙頻工作模電感器的單位式的兩個(gè)或電感廠家更多分離RF PLL合成器。在IF混頻級(jí)，每個(gè)頻帶要求至少兩個(gè)IF LO信號(hào)以便于雙向通信。然而，某些CDMA收發(fā)器方案在兩個(gè)頻帶上復(fù)用同一IF頻率，從而減少了設(shè)計(jì)所需的元器件數(shù)目。
參考頻率
fin由可用的收發(fā)器和基帶方案予以標(biāo)準(zhǔn)化，由此規(guī)定了手機(jī)的頻率分配規(guī)劃。典型的參考頻率如表2所示。
方程(1)中，注意到fin和R分頻器的混合決定了鑒相器的刷新率(update rate)及信道或信道柵(channel raster)的間距。表2還包括相應(yīng)的R分頻器值，為AMPS生成適當(dāng)?shù)男诺罇砰g距，以及為CDMA生成適當(dāng)?shù)臇砰g距。對(duì)于蜂窩基帶，30 kHz的刷新率可為AMPS提供30 kHz的信道間距，并為CDMA提供30 kHz的信道柵。PCS基帶需要50 kHz的信道柵。
目前已提出了LO物理約束的基本框架，下面將重點(diǎn)討論為滿(mǎn)足正式和非正式標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)必須達(dá)到的性能規(guī)范，如相位噪聲和穩(wěn)定時(shí)間等。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
