当前位置:首页 > 通信技术 > 通信技术
[导读]摘要:随着3G的到来,通信系统及通信行业产生了很大的变化,TD—SCDMA作为3G标准之一已开始应用,这使中国在3G发展中有了更多的话语权,一方面可以大幅降低设备的价格,另一方面具有国家安全战略意义。为发展TD

摘要:随着3G的到来,通信系统及通信行业产生了很大的变化,TD—SCDMA作为3G标准之一已开始应用,这使中国在3G发展中有了更多的话语权,一方面可以大幅降低设备的价格,另一方面具有国家安全战略意义。为发展TD—SCDMA,需要发展全线的TD产业链,其中射频芯片是一个重要的瓶颈。在TD-SCDMA系统收发信机设计中,将采用零中频结构,这就要求本振信号的频率与系统射频频率相同。所以片上锁相环的设计非常关键。文章研究的就是在锁相环反馈电路上的动态分频器,部分器件工作在GHz以上,整个分频器可以实现射频条件下小数分频。
关键词:TD-SCDMA;分频器;低功耗;锁相环

0 引言
    随着3G移动通信技术在全球越来越多的国家进入商用阶段,作为中国拥有自主知识产权的国际移动通信标准却举步维艰,其中一个很重要的原因就是TD-SCDMA(时分同步码分多址)的移动终端产品成为其正式商业化进程中的一大瓶颈,这其中TD-SCDMA终端射频芯片更成为制约其快速商业化的瓶颈之一。
    在射频CMOS电路中,锁相环(PLL)是重要的组成模块之一,主要是通过频率合成,产生本振信号。用于TD-SCDMA的PLL模块需要更宽的频率范围和多种频率本振信号。因此更需要在通过小数分频等多种方式实现低功耗情况下,更快的锁频功能。双模分频器(Prescaler)工作在电路较高频率,功耗也较大,研究和开发双模分频器对于降低整片功耗,提升PLL性能有着重要意义。

1 TD-SCDMA标准特点及关键技术
    TD-SCDMA技术灵活地综合了FDMA、TDMA和CDMA等基本多址接入技术。由于该标准的提出比其他标准晚,所以吸纳了移动通信领域最先进的技术,技术兼容性强,后发优势明显。


    其主要特点包括:频谱利用率较高;支持多载频技术;呼吸效应不明显;组网灵活、频谱资源丰富;易与GSM网络兼容;灵活提供数据业务。
    在无线接口技术上主要包括以下关键技术:动态信道分配;智能天线技术;接力切换技术和联合检测技术。
    将我国3G公众移动通信系统主要工作频段规划为时分双工(TDD)方式,即1880~1920MHz、2010~2025MHz;补充工作频率为时分双工(TDD)方式,2300~2400MHz。
    因为3G公众移动通信系统中TDD方式仅有我国的TD—SCDMA,根据上述规定,产业界为方便表达,称1880~1920MHz为A频段,2010~2025MHz为B频段,2300~2400MHz为C频段。目前主要频段选取B频段,A频段将在小灵通全面退市后逐步采用。

2 TD—SCDMA收发信机结构
    TD—SCDMA系统频率范围为2010~2025MHz,带宽为20MHz。在一般的收发信机中,信道之间的干扰可以通过高质量的射频滤波器抑制,同时TD—SCDMA与其他两个制式的干扰需要在设计中考虑。


    TD-SCDMA系统采用如图1所示的零中频结构接收机。射频接收信号经过滤波器、低噪放,与两路正交本振信号混频,产生同相、正交两路基带信号。由于没有中频,本振信号与射频接收信号频率一致,混频后直接产生基带信号,在基带信号中通过低通滤波器和放大器进行信道选择和信号放大。
    零中频结构的优点在于不需要中频而变得简单,由于本振信号频率与射频接收信号相同,不存在镜像干扰,不需要片外高Q值带通滤波器,也使集成度更高,更适合TD设计需要。同时电路简化和外部器件删除也使功耗降低,干扰和故障点变少。缺点在于直流偏差、本振泄漏、偶次失真、闪烁噪声、I/Q失配等问题,使用零中频结构首先要解决好这些问题。但是总的来说,零中频结构简化了电路,更适于片上设计,具有一定优势。
    发射机与接收机结构相反,也采用零中频方式,在此不再赘述。
3 锁相环频率综合器结构介绍


    TD-SCDMA系统通过PLL式频率综合器产生本振信号。由图可见,该频率综合器主要包括鉴相器、电荷泵、低通滤波器、VCO,在反馈回路上包括多模分频器和Delta-Sigma调制器。其中多模分频器和Delta-Sigma调制器是我们的设计重点。


    如图3所示,首先VCO输出信号进入一个固定二分频电路,这个固定二分频电路也是工作频率最高、功率最大的模块,它的设计将采用CML结构下,基于注入锁定振荡原理完成,尽可能实现低功耗和低噪声。之后是一个模8/9的分频器,其中采用相位转换结构减少功率损耗,提升转换速度。P分频模块为一个11分频固定分频器。S分频由Delta-Sigma调制器控制,实现小数分频。根据结构框图可以计算出输出频率fVCO -out与输入频率,fref的关系为:
   
    由于输出频率范围为2010~2025MHz,参考频率10.8MHz,所以可以得出s分频范围在5.056~5.750。
4 电路级设计
4.1 高速二分频器。
    如图4所示,由于分频器工作频段在2010~2025MHz,所以高速固定二分频器工作频率在2GHz左右,通过分频,频率降低一半。实现形式,基于注入锁定理论,结构采用主从D触发器结构,通过负反馈结构形成环路振荡结构。


    电路级结构,如图5所示。


    由图5可见,主锁存器承担了混频器功能,包括M9、M1和M2,其中M1M2为本振口,M9为参考信号口。实际设计中通过电路参数调整,将电路自由振荡频率w0=clk/2。通过尾电流及电阻调节w0。基于注入锁定的固定二分频器输入输出波形如图6所示。


4.2 相位转换模块
    如图7所示,相位转换控制模块不再采用电平控制模式,采用Pn+1信号控制相位开关模块,即通过使用在切换目标信号的上升沿触发切换,避免了毛刺现象。


    正常的分频为4分频,当K=1时,分频数为4+K,即为5分频。


4.3 异步分频链
    异步分频由两个除2的分频器组成,每个二分频器为主从D触发器,电路采用CMI结构。电路为串接而成,工作频率相对较低。
4.4 输出Buffer
    输出Buffer主要起到放大成方波和整形作用,保证输出信号能够当作完整的本振信号使用。


4.5 小数分频模块
    根据对小数分频器Delta-Sigma调制器结构的分析,综合考虑系统稳定性、噪声调制效果、带外噪声平滑、频率分辨率及设计难度和电路面积,主要为了保证稳定,选用MASH型结构Delta-Sigma调制器。


    控制小数分频,实际分频比均值4.4375。

5 总结
    前置分频器是PLL中重要的部分。本文在研究和分析国内外3G系统结构基础上,选定零中频结构收发信机中本振PLL反馈回路上分频模块作为研究对象,实现射频模式下准确小数级分频。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

助力科研与检测新突破 上海2024年5月15日 /美通社/ -- 全球知名的科学仪器和服务提供商珀金埃尔默公司今日在上海举办了主题为"创新不止,探索无界"的新品发布会,集中展示了其在分析仪器领域的最...

关键字: 质谱仪 BSP DSC 气相色谱

上海2024年5月16日 /美通社/ -- 2024年5月10日至5月13日,富士胶片(中国)投资有限公司携旗下影像产品创新力作亮相北京P&E 2024。在数码相机展览区域,全新制定的集团使命"为世界绽...

关键字: 富士 数码相机 影像 BSP

贝克曼库尔特目前已成为MeMed Key免疫分析平台和MeMed BV检测技术的授权经销商 在原有合作的基础上,继续开发适用于贝克曼库尔特免疫分析仪的MeMed BV检测 加州布瑞亚和以色列海法2024年5月16日...

关键字: BSP IO 检测技术 免疫分析仪

英国英泰力能的燃料电池是可产业化的产品解决方案 英国首个专为乘用车市场开发的燃料电池系统 在 157kW 功率下,此燃料电池比乘用车的其他发动机更为强大 &...

关键字: ENERGY INTELLIGENT 氢燃料电池 BSP

深爱人才,共赴"芯"程 深圳2024年5月15日 /美通社/ -- 5月11日,深圳国资国企"博士人才荟"半导体与集成电路产业专场活动在深圳市重投天科半导体有限公司(简...

关键字: 半导体 集成电路产业 BSP 人工智能

武汉2024年5月15日 /美通社/ -- 北京时间4月26日-5月4日,2024 VEX 机器人世界锦标赛于美国得克萨斯州达拉斯市举办。本届 VEX 世锦赛为期九天,设有 VIQRC 小学组/初中组、V5RC 初中组/...

关键字: 机器人 BSP RC POWERED

上海2024年5月15日 /美通社/ -- 由生成式人工智能(AI)驱动的临床阶段生物医药科技公司英矽智能宣布,与复星医药(600196.SH;02196.HK)合作开发的潜在"全球首创"候选药物IS...

关键字: ISM BSP PC 人工智能

上海2024年5月13日 /美通社/ -- 5月8日,浦东新区国资委组织陆家嘴集团等9家区属企业与立邦中国召开合作交流会,旨在贯彻落实浦东新区区委、区政府工作要求,进一步放大进博会溢出带动效应,持续扩大区属企业与进博会重...

关键字: BSP 数字化 自动化立体仓库 智慧园区

上海2024年5月13日 /美通社/ -- 在数字化时代,高效的税务管理和ERP系统成为企业发展的关键。为了满足这一需求商应信息科技与Exact Software 易科软件就金四全电票税系统与ERP系统集成及商务合作建立...

关键字: AC 软件 BSP 数字化

北京2024年5月13日 /美通社/ -- 5月11日,鲲鹏昇腾开发者大会2024期间,华为举办"昇思AI框架及大模型技术论坛",软通动力数字基础设施与集成事业部总经理谢睿受邀出席、软通动力...

关键字: AI 模型 BSP 精度
关闭
关闭