gsm手机的rf设计

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1、TDMA蜂窝/PCS手机的RF设计本文集中讨论了典型双频TDMA收发器RF部分设计考虑和折衷方案，内容包括：RF规范、手机模块、接收机规范、结构、设计折衷、寄生响应抑制等多方面，适合(中国)手机设计工程技术人员阅读。TIA/EIA/ANSI-136是北美市场上双频时分多址(TDMA)手机的现行蜂窝/PCS标准。目前该标准已经升级，以便顺利过渡到具备无线数据/话音终端的3G通信应用。通用无线通讯协会的UWCC136新标准将允许今后的数据手机具备多媒体和无线因特网接入等功能，这些新增的功能要求更高的数据传输速率和RF带宽。目前，移动基站

2、中蜂窝服务的发射频段分配为824.04到848.97MHz，PCS频段为1,850.01到1,909.95MHz。移动接收机蜂窝服务的频率范围从869.04到893.97MHz，PCS频率范围是1,930.05到1,989.99MHz。目前RF频道的带宽为30kHz，并有望扩展到200kHz甚至1.6MHz。200kHz带宽就能够采用8-PSK这样的高阶数字调制方式，从而兼容新一代基于TDMA和EDGE制式的数据通信手机。今天，许多TDMA手机具有双频和三频工作模式(蜂窝频段中基于FM的模拟服务，蜂窝频段和PCS频段中基于PI/4D

3、QPSK的数字服务)。新的标准针对多频段、多带宽和多时隙工作方式提出了要求，这使得移动电话和基站的设计更为复杂。成本、外形尺寸和功耗等三个重要设计变量将大受影响。由于单个手机可能同时拥有蜂窝和PCS频段的频谱，所以将来针对美国市场设计的手机都要具有双频功能。主要RF规格对上述双频手机，模拟状态下接收灵敏度至少为-116dbm(12db信号+噪音+失真/噪音+失真[SINAD])；数字状态(静态)下，位错率(BER)为3%时，接收灵敏度为-110dbm。3%BER的最大输入电平为-25dbm。四类手机的发射功率电平限定在600mW有效

4、辐射功率(ERP，对半波偶极天线而言)。误码向量振幅(EVM)是数字调制品质的量化指示。EVM均方根(RMS)的最大值定义为12.5%。相邻信道(fc±30KHz)/备用频道(fc±60/90KHz)功率比(ACPR)技术规格反映了发射机的线性度(fc是预定的RF信道频率)。相邻和备用频道的发射功率电平分别不应大于-26dBc和-45dBc。手机模块图在典型手机的主要功能模块。从硬件方面看，包括逻辑电路和收发机两个部分。后者是手机的无线部分。逻辑部分包括一个微处理器、DSP基带处理器、内存、显示器、电源管理电路和声音编码器。在发射部

5、分，逻辑电路把声音按照一定的位率有效地进行模数转换，例如采用位率为7.4kbps的代数编码激励线性预测[ACELP]算法，转换结果供给信道编码功能模块并为收发机提供数字调制I&Q基带信号。逻辑电路的接收部分提供信道滤波均衡/解码和ACELP语音解码功能。驻留软件提供呼叫处理和用户界面功能。RF模块的要求RF模块的基本作用是用来自手机基带部分的模拟和I&Q信号调制高频RF载波，并且解调接收到的模拟和/或经数字调制的RF信号。典型的双频段RF模块包括四个功能块：前端、接收机、频率合成器和发射机。从图1可见双变换接收和发射结构中的双发射路

6、径，双接收路径将RF信号差频为蜂窝和PCS频段接收部分共用的中频(IF)信号。天线和前端部分共用的天线服务于两个频段的接收和发射部分。为了实现双频工作方式，要对天线增益、辐射模式和共用匹配网络等部分进行折衷设计。天线所接收到的信号经由输入分支器的低通滤波部分供蜂窝频段使用，PCS频段的发射和接收信号则通过分支器的高通滤波部分获得。分支器将蜂窝频段和PCS频段分开，而双工器则将蜂窝频段中发射和接收隔离开，从而满足不同频率选择的要求。在蜂窝频段中双工器的任务包括：当发射机噪音频率位于接收频段时，防止降低全双重模拟工作模式下接收机的灵敏度

7、；衰减功率放大器(PA)的输出信号以避免低噪声放大器(LNA)进入增益压缩工作方式；衰减接收机的寄生响应(第一镜频和其它寄生响应)；用第一混频器LO-RF端口来衰减第一级本振(LO)的馈通；衰减发射机输出谐波和其它寄生信号。接收机的选择性与双工器和镜频抑制滤波器的频率特性存在公共部分，要对选通带宽和插入损耗进行折衷。PCS接收路径与蜂窝信号的路径不同。它不采用双工器，而是采用发射/接收(T/R)开关，因为目前PCS频段(非同时接收和发射功能)采用数字半双工工作模式。今后在数字模式多时隙工作方式的某些操作模式中，将要求同时进行发射和接

8、收操作，这就要在PCS频段中使用双工器。接收机规范接收机采用双变换超外差结构，其成本低、动态范围大和选择性好。在不明显降低信噪比(SNR)以及不引入能产生互调干扰的非线性失真的前提下，LNA将接收到的RF微弱信号增强。图1是具有单步衰