移动通信论文集-全球通用三频段GSM单芯片收发信机

本文所述是一个全球通用GSM单芯片收发信机的实现方式,介绍了基于GSM标准的多频段无线结构方框,讨论了此类结构方框实现全球通用GSM收发信机的可能性。该单芯片集成电路使用了0.5μmBiCMOS工艺,并封装在一块“9×9”的CABGA中。本文还介绍了该收发信机工作参数的测量结果。

全球通用三频段GSM单芯片收发信机

A Single Chip Triple Band World GSM Transceiver

[摘要]：本文所述是一个全球通用GSM单芯片收发信机的实现方式，介绍了基于GSM标准的多频段无线结构方框，讨论了此类结构方框实现全球通用GSM收发信机的可能性。该单芯片集成电路使用了0.5μmBiCMOS工艺，并封装在一块“9×9”的CABGA中。本文还介绍了该收发信机工作参数的测量结果。

[关键词] GSM 三频手机 芯片设计 多频收发信机 单芯片收发信机

1 引 言

今天，GSM是全球使用最广的蜂窝小区标准，其用户数已逾1亿，并且还远远没有达到极限。在全世界使用GSM标准至少有三个不同频段，见表1。

目前流行的GSM移动电话在GSM900和GSM1800之间提供双频能力，或者有少量手机提供GSM900和GSM1900双频。前者帮助提高网络容量，而后者可以使该移动电话在全世界通用。随着与美国当地经营者漫游协议的签署，似乎将有更多的移动电话具有三频功能，这将给原来的双频电话提供一点附加增值。诚然，在增加功能的同时，终端用户期望移动电话一代更比一代小，这种改进在工艺技术是采用进一步提高集成度和更新封装来实现的。

本文所述是一个全球通用GSM单芯片收发信机的实现方式,介绍了基于GSM标准的多频段无线结构方框,讨论了此类结构方框实现全球通用GSM收发信机的可能性。该单芯片集成电路使用了0.5μmBiCMOS工艺,并封装在一块“9×9”的CABGA中。本文还介绍了该收发信机工作参数的测量结果。

本文介绍了单芯片收发信机实现三频工作的可能性，该芯片的制成和可选的封装允许今后多频段GSM移动电话更新换代时其体积大大减小。

2 GSM无线技术要求

(因篇幅限制，编辑部将本节省略，有需求者，请查阅相关资料)

3 GSM多频段收发信机结构方框

GSM是一个成熟的具有良好分层结构规范的标准，最成功之处是它兼蓄并容了许多不同结构方框的收发信机，传统的发信机结构中包含中频上变频和直接上变频至发信PLL上(TxVC0闭环调制——图1)，同样在接收端也可直接变频或者采用带有两个或更多中频的接收机。

但是随着双频移动电话的出现，尤其是发信机结构方框似乎是朝向偏置锁相环方式发展，因为这种方式可以取消频段选择滤波器和功放前后的双工器。

3．1 双频段发信机结构方框、

GSM强制规定了严格的发信频标要求。在偏差400kHz处引入的噪声性能以及正交调制精度必须符合这项规定。但是，现实的问题是当发信时经常在接收频段产生噪声。GSM900系统要求当发信功率为十33dBm时，其产生在接收频段的噪声电平优于—79dBm(两者均在30kHz带宽下测量)。于是，噪声应被抑制到—112dBm或者大约—157dBc／Hz。单频结构使用一个上变频混频器电路，通常采用一个或多个独立于双工器的滤波器使噪声得到适当的衰减。在双频结构中，这种方式变得不实用，因为它需要多个滤波器和双工器。

本文所述是一个全球通用GSM单芯片收发信机的实现方式,介绍了基于GSM标准的多频段无线结构方框,讨论了此类结构方框实现全球通用GSM收发信机的可能性。该单芯片集成电路使用了0.5μmBiCMOS工艺,并封装在一块“9×9”的CABGA中。本文还介绍了该收发信机工作参数的测量结果。

偏置锁相环发信机适合于对这个问题提供灵活的解决方法。由VC0驱动的功率放大器，PLL上的环路滤波器将是一个低通滤波器用来减小由正交调制和发信环路内其它方块所产生的噪声。因此，噪声指标仅与发信VCO的相位噪声有关。虽然这些技术要求相当荷刻(在20MHz处小于—157dBc／Hz)，既要高输出功率VC0，又要带有规定的相位噪声性能。另外，由VC0直接驱动功放，要产生一个恒定包络信号，以减小功率放大器内的寄生调幅和调相。因此，在功放输出端只需要一个简单的抑制谐波的滤波器即可。

图1中所示滤波器对于防止由下变频混频器以及正交调制而产生的谐波产物是必须的，这些方框当由发信PLL上取样时将其提升至所需发送的频谱。 采用偏置锁相环发信电路组成双频发信机是一目了然的。利用一个频段开关转换发信VC0允许在双频结构框图中不增加外接滤波器。加到下变频混频器的射频本地振荡频率必须按频率计划选定。

3。2双频接收机结构方框

在接收机方面，从一个单频接收机到一个双频接收机没有根本的变化。自然，在接收机的输入需要一个或多个频段选择滤波器，以衰减带外阻塞信号(0dBm)，从而增加了总的滤波器的数目。

显然，为了消除附加的外接滤波器过多的弊病，采用直接变频接收机是一种完善的解决方法。但这可能是不可靠的，因为在GSM系统中很少有直接变频接收

本文所述是一个全球通用GSM单芯片收发信机的实现方式,介绍了基于GSM标准的多频段无线结构方框,讨论了此类结构方框实现全球通用GSM收发信机的可能性。该单芯片集成电路使用了0.5μmBiCMOS工艺,并封装在一块“9×9”的CABGA中。本文还介绍了该收发信机工作参数的测量结果。

机的存在。问题变为寻找好的解决方法来对付自混频(直流参差)，自动增益控制，动态范围和噪声／灵敏度等议题。

为人所了解的、典型的双变频和三变频接收机具有良好的接收性能，对于双变频和三变频接收机共享接收机中频部分是可能的，因而也分享了不同频段所需的滤波器。这样的方框限制了接收机中频部分的花费，可与单频段接收机相比较。自然，在双频和三频接收机中输入到射频混频器的射频本地振荡频率也应按频率计划选定。

4 全球通用单片GSM收发信机结构

通过以上讨论可知，适用于三频段的GSM芯片可由偏置锁相环构成的发信机和接收输入端带有三组频段选择滤波器的双变频接收机构成。问题在于如何规划频率，使这三个频段共用同一个频率合成器和中频声表面波滤波器。为满足上述要求，通常采用可于各频段间切换的射频VC0，但这样一来增加了VC0的成本，况且这样的VCO难以集成。

基带和射频的接口有多种，为了与现有的基带处理芯片相配合，LMX3411的接收和发信均提供标准IQ接口。

4．1 接收机构成

采用三个频段同一中频的超外差接收机。由相同的中频，可以推算出各个频段的射频本振范围。如果选择一个较低的中频，则对GSM1800为高外差而对GSMl900频段为低外差，可以共用射频本振。GSM900频段的本振信号可以通过二分频在芯片内实现。这将使射频本振范围很有限，同时该中频频率为50—100MHz之间。如此低的中频频率将导致接收机出现半镜频(HP2)和三分之一镜频问题(半镜频是RF和LO的二次谐波相混产生的寄生中频，例如2LO—2RF＝IF．它也可能由中频输出端的非线性二次谐波所产生，例如2x(LO—RF)＝2x(1／2IF)。1／3镜频也可同样推知)。即对于GSMl800的75MHz带宽，半镜频会落人接收通带。

本文所述是一个全球通用GSM单芯片收发信机的实现方式,介绍了基于GSM标准的多频段无线结构方框,讨论了此类结构方框实现全球通用GSM收发信机的可能性。该单芯片集成电路使用了0.5μmBiCMOS工艺,并封装在一块“9×9”的CABGA中。本文还介绍了该收发信机工 …… 此处隐藏：6506字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……