解决直接变换的课题(图)

随着系统设计人员在降低当今无线手机的成本、尺寸及功耗方面工作的不断深入，目前他们正在采取一种更加积极的无线电接收机结构设计方案。直接变换技术的起源虽可追溯到20世纪上半叶，但由于不少新技术都利用这种结构来解决传统问题，因此最近它又重新受到了人们的关注。

 　　一些关键的改进使得直接变换成为开发新一代多方式、多标准移动手机的理想选择。而且，由于直接变换接收机（DCR）集成了收发信机的剩余无线电传送功能，因而单片无线电话目前已经真正成为了现实。 电子电路图

 

大量的应用 电子技术书籍网

　　直到最近，直接变换一直仅被应用于少量的专业用途。无线寻呼是一个明显的例外。 电子技术论文网

　　由于直接变换采用的元件较少且无需进行大量的声表面波（SAW）滤波，因此非常适合于今天的多频段、多方式手机设计。过去，严重的固有障碍使它一直处在人们熟悉的超外差结构的阴影之中。 电子电路图

　　现在，这些障碍都已被克服。DCR随时有望被引入体积更小、功率利用系数更高且功能丰富的移动无线产品中。

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　　利用新的电路设计技术，DCR可以在没有数字基带处理支持的情况下得到运用。实际上，它们还可以非常经济地与市面上的任何基带产品配合使用，因此能够在缩短面市时间、提高设计灵活性的同时降低成本。 电子技术论文网

传统的接收技术

　　超外差接收机是应用最广泛且为人所熟知的接收技术。射频（RF）信号首先在频率选择性低噪声级被放大，然后被转换成中频（IF），并进行有效放大和附加滤波。接着，根据调制格式的不同，由鉴相或简单混频器向下混频至基带。 RFID技术网

　　与超外差技术相关的最为复杂的替代方法是镜像干扰抑制。在低噪声放大器（LNA）之前，由一个RF带通滤波器（通常是SAW器件）进行频段选择，而由设置于LNA之后的第二滤波器完成镜像干扰抑制。 电子技术论文网

　　如果这些滤波器是相同的，则由它们分担上述两种功能。在LNA之后必须进行一定量的镜像干扰抑制，尽管其噪声指数将因为把放大的图像噪声混入IF信道而增加1倍。

　　可用其他无源滤波技术（如电介质滤波或陶瓷滤波）来替代RF SAW滤波器。IF频率越高，对镜像干扰抑制滤波器的截止频率的要求就越宽松。

　　一旦到了中频级，如果出现靠近信道的干扰信号，则必须对整个信道进行锐截止滤波，该滤波处理在第一混频器之后由信道选择滤波器（通常亦为IF SAW滤波器）来完成。

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　　需要精心设计若干变量之间的匹配，包括各种滤波器所提供的抑制、频率分配以及有效级（Active Stage）的线性。双IF虽然提供了用于控制滤波器选择性的额外空间，但却会使频率分配复杂化。

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　　上述两种滤波器所要求的选择性（用分数带宽来表示）因所要求的高品质因数（Qs）而使它们不能成为合适的集成候选方案。因此，必须用大量的片外元件来实现。 PCB设计网

　　IF信道滤波器尤其要求高品质因数的谐振器--IF频率越高，滤波器的分数带宽（即其带宽与中心频率之比）越低--从而要求更高的品质因数。采用压电SAW和晶体滤波器虽可解决这一问题，但又会因这些滤波器需要终端阻抗而招致额外的约束条件。进行匹配有可能产生与噪声、增益、线性、相邻有效级的功耗以及元件数量和成本增加有关的问题。

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　　人们还研究了超外差的其他替代方案，包括镜像干扰抑制接收机（采用三角函数恒等式来消除镜像干扰，无需任何在LNA后的镜像干扰滤波）和低IF一次变频接收机（可在保持DCR无需高品质因数IF滤波器这一长处的同时消除与直流有关的干扰，但代价是增加了严重的镜像干扰抑制问题）。 电子技术论文网

　　另一个可选方案是采用二次变频的宽带IF，它类似于超外差，只是采用了两个用于执行译码任务的混频器。所有这些超外差结构的替代方案均未被证实能够具有与最新一代的直接变换解决方案同等的有效性。

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 解决DCR问题

　　直接变换接收消除了镜像干扰问题，因为IF为零且对所需信道的镜像干扰（对于除单边带信号以外的所有信号）就是信道本身，从而不再需要采用镜像干扰抑制SAW滤波器。现在只需要在低频段（基带）进行滤波，而这是可以在芯片上实现的。由于没有IF，因此无需第二本机振荡器，使成本进一步下降。

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图1：直接变换接收机提出了包括需要抑制DC电压失调在内的各种难题 电子技术书籍网

然而，迄今为止DCR技术提出了不少棘手的难题，包括需要抑制直流电压失调。而在过去，这只能通过调整由手机数字基带电路（图1）所支持的数字信号处理（DSP）的有效电平来缓解。DCR还需要解决非线性问题，这是因为它们和超外差接收机一样呈现出寄生响应，于是任何落在寄生信号上的阻塞信号都将产生直流电压失调。大量的带内阻塞信号将在DCR中引发直流失调（不管是不是在寄生频率上）。

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DCR采取了独特的性能折衷方案。有效增益必须分配至混频器后的基带级，而且，当更强的RF级增益对基带区较差的噪声指数有所改善时，必须对此及与增益相关的线性问题进行权衡折衷。 RFID技术网

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图：Conexant公司的CX74017DCR解决方案是最新一代DCR的一个例子

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闪变效应噪声（即1/f噪声）是产生基带噪声的主要原因。为缓解这一问题，在DCR混频器设计中最好采用双极型晶体管。MOS器件可用于混频器之后的第一基带级。低成本的BiCMOS制造工艺是一种理想的可选实现方案。

新型直接变换技术 电子电路图

以上详述的DCR问题目前已通过采用先进的电路技术得以解决。Conexant公司的CX74017收发信机（见图2）就是这种新型DCR的一个例子，它由接收侧的集成LNA、向下变频混频器、基带滤波和直流失调校正序列发生器以及发信侧的译码环路结构所组成。利用一个透明于基带接口的内部补偿电路消除了直流失调。 电子技术书籍网

当今DCR收发信机的高性能使得所需的外部元件更少了。采用CX74017时，一个以往需要约100个外部元件的标准双频GSM无线电话如今只需要47个外部元件就可以了。

原文地址:http://www.epc.com.cn/magzine/20060105/4489.asp
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