零中频技术何时将真正走进基站接收机中?

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        目前在移动终端和基站发射机中,零中频(ZIF)技术和架构已被应用得比较成熟,但对于实现基站中的零中频接收机,业界目前仍处于试验阶段,芯片方案也不太成熟。零中频技术真正走进基站接收机中尚需时日。

       最初,无线设备RF前端设计使用的主导架构是在1915年获得专利的超外差技术。之后,直接变频,又称“零中频(ZIF)”,成为第一种超外差的替代技术。零中频架构消除了超外差架构上/下两级变频中的一级,从而可减少大约三分之一的器件,而且更容易调试。

       不久前曾去听了一次ADI举办的无线系统研讨会,当时该公司一位高级应用工程师演讲者的一番实在表述给我留下了较深印象。她说:“......目前在移动终端和基站发射机中,零中频技术和架构已被应用得比较成熟,但对于实现基站中的零中频接收机,业界目前仍处于试验阶段,芯片方案也不太成熟,我们公司也是如此。”

       的确,由于零中频架构具有简单易用和性价比高的特点,如今大部分成熟的手机RF前端设计方案都采用了这种架构,很多芯片供应商都推出了针对各种移动通信标准的零中频收发器或者发送器、接收器芯片组,方案可谓层出不穷。就连本土新兴的IC公司也加入到这一行列,例如,广晟微电子今年就先后推出了用于GSM/WCDMA及TD-SCDMA终端的零中频射频收发芯片;今年4月,鼎芯半导体设计的TD-SCDMA零中频射频芯片也已在TD-SCDMA网络上成功实现通话。

       相比只针对单一用户的移动终端,面向多用户的基站的收发链路设计要求显然更加苛刻,零中频技术应用也相对滞后些。不过,目前对于基站发射机的实现,零中频技术在这里已崭露头角,预计不久就能与传统的超外差架构平起平坐,而一些基站零中频I/Q调制器方案已从去年下半年陆续问世,如美信的MAX2022(可用于WCDMA、DCS/PCS/EDGE、CDMA2000以及WiMAX无线基础设施)、凌特的LT5568(面向GSM、CDMA2000、ISM和RFID应用)等。我相信,其他混合信号IC巨头们也会不甘落后,今后还会有更多此类器件推出,因为客户对降低基站开发成本的需求始终存在。

       然而,我在网上搜寻了许久发现,面向移动通信基站的零中频接收机设计,相关的接收器、I/O解调器芯片方案几乎没有,甚至没有找到任何有关这方面研究进展的消息,这印证了那位ADI应用工程师的说法。

       但是,将零中频架构用于基站接收机应该是大势所趋,因为以下诸多优点不可能让业界熟视无睹:零中频接收机在系统中不存在中频(IF),避免了镜像干扰,节省了镜像滤波器的设计成本;同时,它免去了中频变频模块和中频带通滤波器,大大简化了整个接收机的设计,节约了成本,易于高度集成化和小型化。

       当然,不难理解基站零中频接收机为什么较难实现。与发射链路不同,接收链路的设计要求相对更高,其中对抗阻塞性更是苛刻。接收机接收到的信号幅度变化范围很大(有数据显示为120dB),想要隔离和解调出可能相对很小的真正想要的信号,就不仅要能抵抗由采用同一频率或标准的其他用户产生的带内阻塞信号,而且要能应付带外的阻塞信号(可能由附近共存的收发机或无绳电话、WLAN路由器等产生),因此接收机的动态范围要足够大。

       可以想象,DC偏移、灵敏度、互调和寄生抑制等零中频接收机设计普遍面临的巨大挑战在基站零中频接收机的实现中会显得更加突出,估计这正是业界正在攻克的难题,真正解决尚需假以时日。