C1048-ALD

C1048-ALD 屬性

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C1048-ALD 描述

在滿足宏蜂窩基站性能要求的前提之下，集成度究竟能夠達到多高？工藝技術仍然限定某些重要的功能部件必須采用特殊工藝來制造：在射頻（RF）領域采用GaAs和SiGe工藝，高速ADC采用細線CMOS工藝，而高品質因數（High-Q）濾波器則無法采用半導體材料很好地實現。此外，市場對于提高集成度的需求并沒有停止。

考慮到上述問題，凌力爾特決定采用系統級封裝（SiP）技術來開發占板面積約為1/2平方英寸（僅剛剛超過3cm2）的接收器。接收器的邊界處有50ΩRF輸入、50ΩLO輸入、ADC時鐘輸入及數字ADC輸出。該邊界留待增加低噪聲放大器（LNA）和RF濾波，用于輸入、LO和時鐘發生，以及數字輸出的數字處理。在15mm x 22mm封裝內是一個采用SiGe高頻組件、分立無源濾波和細線CMOS ADC的信號鏈路。

本文將對LTM？9004微型模塊（μModule？）接收器（一款直接轉換接收器）進行設計分析。

設計目標

設計目標是通用移動通信系統（UMTS）上行鏈路頻分雙工（FDD）系統，特別是處于工作頻段I的中等覆蓋范圍基站（詳見3GPP TS25.104 V7.4.0規范）。對于接收器而言，靈敏度是一個主要的考慮因素，輸入信噪比（SNR）為-19.8dB/5MHz時，所要求的靈敏度≤-111dBm.這意味著接收器輸入端的有效噪聲層必須≤-158.2dBm/Hz.

設計分析：零IF或直接轉換接收器

LTM9004是一款采用了I/Q解調器、基帶放大器和雙通道14位125Msps ADC的直接轉換接收器（如圖1所示）。LTM9004-AC低通濾波器在9.42MHz頻率下具有一個0.2dB的拐角，從而允許4個WCDMA載波。LTM9004可與RF前端一起使用，構成一個完整的UMTS頻段上行鏈路接收機。RF前端由一個雙工器以及一個或多個低噪聲放大器（LNA）和陶瓷帶通濾波器組成。為最大限度地減低增益和相位失衡，基帶鏈路采用了一種固定增益拓撲結構。因此，在LTM9004之前需要布設一個RF可變增益放大器（VGA）。這里給出了此類前端的典型性能示例：

接收（Rx）頻率范圍：1920MHz至1980MHz

RF增益：15dB （最大值）

自動增益控制（AGC）范圍：20dB

噪聲指數：1.6dB

IIP2：+50dBm

IIP3：0dBm

P1dB：-9.5dBm

20MHz時的抑制：2dB

發送（Tx）頻段上的抑制：96dB




圖1：在LTM9004微型模塊接收器中實現的直接轉換架構

考慮到RF前端的有效噪聲影響，由LTM9004所引起的最大可容許噪聲必須為-142.2dBm/Hz.LTM9004的典型輸入噪聲為-148.3dBm/Hz，由此計算出的系統靈敏度為-116.7dBm.

通常，此類接收器可受益于ADC之后的某些數字化信號之DSP濾波。在這種情況下，假設DSP濾波器是一個具有α= 0.22的64抽頭RRC低通濾波器。為了在出現同信道干擾信號的情況下工作，接收器在最大靈敏度下必須擁有足夠的動態范圍。UMTS規范要求最大同信道干擾為-73dBm.請注意，對一個具有10dB峰值因數的已調制信號而言，在LTM9004的IF通帶之內，-1dBFS的輸入電平為-15.1dBm.在LTM9004輸入端，這相當于-53dBm，或者-2.6dBFS的數字化信號電平。

當RF自動增益控制（AGC）設定為最小增益時，接收器必須能從手機中解調出預計所需的最大信號。這種要求最終將LTM9004必須提供的最大信號之大小設定在-1dBFS或其以下。規范中所要求的最小路徑損耗為53dB，且假定手機的平均功率為+28dBm.那么在接收器輸入端，最大信號電平即為-25dBm.這等效于-14.6dBFS的峰值。

UMTS系統規范中詳細說明了幾種阻斷信號。在存在此類信號的情況下只允許進行規定了大小的減敏，靈敏度指標為-115dBm.其中的第一種是一個相距5MHz的相鄰信道，其電平為-42dBm.數字化信號電平的峰值為-11.6dBFS.DSP后處理將增加51dB抑制，因此，這個信號在接收器輸入端相當于一個-93dBm的干擾信號。最終的靈敏度為-112.8dBm.

而且，接收器還必須與一個相隔≥10MHz的-35dBm干擾信道競爭。μModule接收器的IF抑制將使這個干擾信道衰減至相當于峰值為-6.6dBFS的數字化信號電平。經過DSP后處理，其在接收器輸入端上相當于-89.5dBm，最終的靈敏度為-109.2dBm.

另外，還必須考慮到帶外阻斷信號，但這些帶外阻斷信號的電平與已經討論過的帶內阻斷信號相同。

在所有這些場合中，LTM9004的-1dBFS典型輸入電平均遠遠高于最大預期信號電平。請注意，已調制信道的峰值因數將大約在10dB ~ 12dB，因此，在LTM9004的輸出端上，其中最大的一個將達到約6.5dBFS的峰值功率。

最大的阻斷信號是-15dBm連續波（CW）音調（超過接收頻段邊緣≥20MHz）。RF前端將對這個音調提供37dB抑制，因此，它出現在LTM9004的輸入端時將為-32dBm.此時，這種電平值的信號仍然不允許降低基帶μModule接收器的靈敏度。等效的數字化電平峰值僅為-41.6dBFS，因此對靈敏度沒有影響。

另一個不想要的干擾信號功率源來自發送器的泄漏。因為這是一種FDD應用，所以此處描述的接收器將與一個同時工作的發送器相耦合。該發送器的輸出電平假定為≤+38dBm，同時“發送至接收”的隔離為95dB.那么，在LTM9004輸入端上出現的泄漏為-31.5dBm，相對于接收信號的偏移至少為130MHz.等效的數字化電平峰值僅為-76.6dBFS，因此不會降低靈敏度。

直接轉換架構的一個挑戰是二階線性度。二階線性度不理想將允許任何期望的或不期望的信號進入，這將引發基帶上的DC失調或偽隨機噪聲。如果這種偽隨機噪聲接近接收器的噪聲電平，那么上面詳細討論過的那些阻斷信號將降低靈敏度。在這些阻斷信號存在的各種情況下，系統規范都允許靈敏度降低。按照系統規范的規定，-35dBm阻斷通道可以使靈敏度降至-105dBm.如我們在上文中看到的那樣，這種阻斷信號在接收器輸入端上構成了一個-15dBm的干擾信號。LTM9004輸入所產生的二階失真大約比熱噪聲低16dB，結果，預測的靈敏度為-116.6dBm.

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