多重標準射頻前端的挑戰 - 移動設備多重標準射頻前端的挑戰
多重標準射頻前端可能是獨立的集成電路,或是一個較大、且整合了射頻及調制解調器之芯片系統(SoC)解決方案的一部份。在這兩種情況中,射頻電路系統的關鍵設計需求基本上相同,也就是:
● 必須支持一大規模的操作頻帶,以及大范圍的通道頻寬
● 必須支持高度輸入信號動態范圍(低噪聲、高線性度)
● 必須與其它射頻功能共存,并不受“真實世界”的妨礙影響
● 必須能相符天線限制,即尺寸、天線共享、天線隔離等
● 必須是低電量,以達電池之最長壽命
● 必須能使用低系統成本
● 必須提供小規模的解決方案
當然,在任何前端射頻的系統整合中,這些都是最典型的考慮因素,但當多重無線電因不同的聚集需求而共同指定位置時,這些挑戰會更為艱難。
多重標準前端之范例
在一包含FM、數字音頻廣播(DAB)和DVB-T數字電視(針對歐洲市場)的可攜式裝置中,“僅僅”提供廣播電視及無線電信號的多重標準前端設計,就已是一項挑戰。接收器的合成器必須在88MHz(FM)到超過800MHz(DVB-T數字電視) 的頻率中涵蓋10HMz的范圍, 最低支持至個位數千赫(FM)的頻距,提供低整合相位噪聲。以支持正交調幅(QAM)64(DVB-T數字電視), 也需搭配低單邊帶雜音,以緩和影像中出現小的影像區塊之現象。除了這些合成器的挑戰之外,接收器的射頻輸入級必須支持一廣泛的動態范圍(低噪聲、高線性度),使其能接收通常含有干擾的信號準位之收信,范圍低至-105dBm(FM),高至0dBm(數位音頻廣播),而基頻區段則需支持通道頻寬,自200KHz(FM)~8MHz(DVB-T數字電視)。
要滿足這些不同的前端效能需求,其一方法就是設計多重射頻電路,接合至多重相對應的基頻電路。然而,如果在特定的消費性電子產品裝置中只能支持一或二項應用程序標準,這樣的方法將會造成組件尺寸過大,而失去商業上的競爭性。要解決此問題,較好的方式為使用一可重復設定的接收器結構。
圖4的區塊圖顯示Mirics Semiconductor MSi002涵蓋從長波至L波帶間所有頻率的多重標準廣播射頻前端。這項裝置配具有多重輸入擴音器,其已為一特定操作帶設定好最佳化,不過接著會將其所有輸出聚集至一普遍可程序設計的降頻轉換以及基頻結構。這項方法會使特定的使用案例相互排除,例如消費者不會想要在同一時間聽無線電和看電視。
這項可再設定的結構,確保了每一輸入級提供正確的音信效能、信號處理及消耗功率組合。同時,基頻效益及濾波器的可再配置性,結合了分數式頻率合成器的彈性,確保可以接受所有相關通道,并以充分的模擬處理將其呈現在解調器上。而可重復設定的基頻方法在廣播收信上效果顯著,但在其它如無線局域網絡和藍芽等的功能性使用案例上可能無法多加利用,因其可能需要無線電的同時操作(例如無線影像分流及無線藍芽音效)。
要確保有絕佳的“真實世界”使用者經驗,在具有不需要之干擾的環境下,高效能正是關鍵。在這個廣播接收器范例的情況下,典型的通道中干擾源包括了高功率FM信號,其二次諧波可能會落在想要的數字音頻廣播(DAB)信號上,或數字音頻廣播(DAB)信號的諧波落在想要的DVB-T數字電視頻道上。另外,震動器和所需的信號的諧波混頻結果也有可能于落于頻帶內。造成封鎖想要信號的其它干擾情形包括強烈的鄰近通道,或是因相位噪聲不足而產生的寬帶干擾信號相互混雜。謹慎選擇降頻轉換結構(外差相對于零差)、使用抗諧波混合及過濾芯片,可以協助減緩這些問題。
在接收廣播信號的情況下,雙重、三重甚或四重科技可以用來減少必須整合至一消費性電子產品裝置中的實際天線數量。然而,有限的寬帶天線頻率響應和顯著的多重插入損失,通常會將天線共享限制于雙重配置之上。
系統效能并非由射頻前端單獨指定,并且在射頻前端與數字解調器之間,信號處理的光學分隔其中還有著功率與尺寸的妥協。模擬過濾為此處的最佳范例:如果一射頻前端提供了過多的模擬信道選擇,則組件尺寸會受到負面性的影響。相反地,如果提供不夠充分的模擬選擇,解調器至數字轉換器的模擬將會面臨不合理的動態范圍需求。如此謹慎考慮的系統交換可以提供顯著的技術及商業效益。
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( 發表人:Spring )