GSM900/DCS1800 双频手机RF部分的设计（2）

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4．1 计算理论灵敏度和估算实用灵敏度
根据噪声功率的计算公式：
PN＝K·T·B (w)
上式中：K为波尔兹曼常数，其值为：1．38×10-23；T为工作温度(°K)，一般取常温
3000°K (27℃)；B为带宽(Hz)，对于GSM体制，取200kHz。
计算结果为：噪声功率：10lgPN／1mW＝10lgPN十30＝一121dBm
上述计算结果为在理想情况下的噪声功率，在实际应用中，还要考虑前端失配的影响
(约1dB)，收发隔离器的影响(约2dB)，接收机NF(约2dB)，基带部分的解调门限(约9dB/
RBER＜2％＝。基于上述考虑，我们可以估算出实用灵敏度约为：
实用灵敏度＝-121十1十2十2十9＝-107dBm
对于DCSl800频段，它的实用灵敏度约为：DCSl800频段的实用灵敏度＝-121十2十2十3
十9＝一105dBm
4．2 下行链路接收机增益分配计算
ETS GSMll．10技术规范中要求手机的参考灵敏度为-102dBm/RBER＜2％ (GSM900)和-
100dBm／RBER＜2％(DCSl800)。从生产的角度考虑手机的设计者应将该项指标略为提
高，可分别选为-106dBm和-104dBm，将模拟I／Q路单端输出的交流电平值设计为
500mVpp(177mV有效值)，这样，整个GSM接收通道的电压增益为：
GP total＝20lg{177／2241g-1(-106/20)}＝201g(177／0．00112)＝104dB
各单元增益分配的结果如下(已包含SAW滤波器)：前端LNA放大器为16dB，第一混频
器为8dB，IF放大器和解调器为80dB(AGC控制范围约70dB)。
对于DCSl800频段，由于工作频率的上升，RF前端的噪声系数和增益指标会变得差一
些，这时接收机各单元的增益分配如下：LNA的增益为14dB，第一混频器为8dB，IF放大
器和解调器增益为80dB，整个DCS1800接收通道的增益为102dB。
4．3 LNA(低噪声放大器)技术要求
(1)NF： 1．5dB一2．5dB
(2)GP：15dB--20dB，LNA一般由一级放大器来完成，其增益不能太高，否则，整机抗
阻塞和互调指标难以达到。
(3)功耗：4mA—8mA(FET管)，1—2mA(双极型管)。
(4)具有键控式AGC控制功能(通过偏置控制来实现)。
LNA的NF、CP和输入、输出阻抗匹配对于收机整机指标将产生决定性的影响。
4．4 第1混频器技术要求
(1)要采用RF平衡输入，IF平衡输出的有源混频器，以提供足够的增益，降低串话的干
扰
(2)噪声系数：6dB--8dB，GP：8dB—10dB
(3)本振电平：-5dBm—0dBm，过高的本振电乎会产生手机功耗加大，EMC性能变差的
问题
4．5 第1中频频点和IF SAW滤波器选择时应考虑的因素
(1)高阶组合干扰频率点数越少越好，有利于抑制镜像干扰频率(选高本振、高中频)；
(2)同时兼顾GSM900和DCSl800频段的要求；
(3)IF频率点选得过低时，易产生本振干扰有用信号；IF频率点选得过高时，中放增益
难以保证，易自激、不稳定；
(4)IF SAW滤波器的技术指标，一般IF频点在200MHz—400MHz之间选取；
(5)IF SAW滤波器插损小于8dB、带宽200kHz
4．6 中频放大器设计技术要求
(1)功率增益：约70dB；
(2)AGC可控范围：约70dB、步进间隔2dB，AGC的控制范围和控制斜率会影响手机的
越区切换；
(3)双端输入阻抗能与IF SAW滤波器的输出阻抗相匹配。
4．7 I/Q正交解调器设计要求
(1)平衡输入、输出；
(2)输出直流偏置电平：1V，交流电平：1Vpp；
(3)I/Q路输出幅度乎衡：土1．5dB，I／Q路输出相位平衡：小于4o
(4)具有差分直流偏置校正功能。
5 发射单元方案设计
发射单元可以采用几种不同的电路方案：
(1)采用双中频：该方案的优点是选择性指标容易保证，带外抑制指标比较高，频差Fe
和相差Pe指标比较好，缺点是PLL要复杂一些，易产生互调干扰。
(2)采用单中频：这种方案的优点是PLL电路简单，不易产生互调干扰，Fe和Pe指标比
较好，缺点是选择性指标比采用双中频的方案要差一些。
(3)采用直接调制到RF的方案(即无中频)：该方案的优点是电路简单，缺点是选择性指
标比较差，Fe和Pe指标难以保证。
(4)末级Tx—VCO采用上变频：其优点是电路相对简单，缺点是Fe和Pe指标稍差。
(5)末级Tx—VCO采用PLL—VC0：其优点是Fe和Pe指标容易保证，缺点是电路要相对
复杂一些。
(6)采用开环控制的PA：此方案的优点是可以省去定向耦合器、功率检测和比较电路，
外围电路相对简单一些。该方法的缺点是要在PA的供电回路中采用一个大电流(1dmax＞
6A)的MOS开关管(其作用是相当于一个有源降压电阻)，而该管在使用中的故障率比较
高，从而造成手机无法开机的故障。
(7)采用闭环控制的PA：优点是PA直接和电池连接，而不用MOS管，故稳定性、可靠
性比较高，缺点是需要用定向福合器、功率检测和比较电路，电路要复杂一点。
我们认为采用发射单中频，末级TX—VC0采用PLL—VC0，PA闭环控制的方案较为理
想。
5．1 中频正交I／Q调制器技术要求
(1)中频频点选择200MHz—400MHz之间；
(2)I/Q输入直流偏置电平：1V—1．5V，I／Q输入交流电平：1Vpp(平衡输入)；
(3)调制后，I、Q路的幅度平衡度小于土0．3dB，相位平衡度小于4。；
(4)IF输出电平：0dBm—5dBm。
5．2 RF变频器和PA设计技术要求
(1)供电电压：DC：3．1V--4．5V(标称工作电压：DC3．6V)；
(2)RF变频器本振电平：—3dBm--十3dBm；
(3)PA效率：PAE(power added efficiency)：45％—50％，APC控制方式：闭环检测控
制；
(4)调制频谱、开关频谱、功率等级指标均应满足ETS GSMll．10技术规范中的要求；
(5)PA输出I／Q幅度平衡度： 土0．5dB，相位误差均方根值：＜5o，峰值＜20o；
(6)PA最大射频输出功率：考虑到后面的定向耦合器和收发隔离器的影响，对于
GSM900四类机应能达到35dBm，对于DCSl800二类机应能达到26dBm。