浅谈蓝芽方案的中频频率选择

2006-05-07 15:50:10来源: 电子产品世界

设计结构

    无线接收机的经典设计往往包含一个中频片。在低于发射频率(和成本)且高于1/f噪声、IP2和直流偏移会产生干扰的频率上,此中频链路可完成某些模拟功能,如放大和滤波等。中频频率通常被设置为调制信号带宽的20~50倍,以取得实际的滤波性能。

    据此,1Mbps的蓝芽调制方案需要把中频设置在20MHz~50MHz的范围内。然而,市场上大多数蓝牙解决方案为低中频(通常为1MHz)或零中频,这是因为高集成度无线单片有很多新的约束条件。

新的环境

   
某些电路功能,如差分模式工作和匹配器件(电流镜)可以在无线单片(radio-on-a-chip)上实现,但无法在经典分立设计中实现。在混合信号(模拟和数字)芯片中这项混合信号(模拟和数字)芯片中这项功能既可以作为模拟电路单元(Cell)的功能,也可以作为数字信号处理单元的电路功能执行。此外,高集成度可实现增益和损耗(如直流偏移)的自适应控制,电源管理功能使每个芯片单元都可单独供电。

    一个经曲设计可以包括很多材料特性不同的元器件,而一个无线单片需要以几种不同特性的材料实现所有电路功能。此外,尽管匹配的器件很容易获得,但只是就容限很大的情况而言。

    无线单片的约束条件不断变化,与此同时,市场要求外部元器件越来越少,整体功耗(尤其对于移动设备)越来越低,芯片尺寸(成本)越来越小。

新型中频频率

   
一系列新约束条件的结果是,无线单片不能工作于30MHz~70MHz经典中频。

    在一些设计中,通过采用新型多相(合成的)滤波器设计,实现芯片的中频滤波,如图1所示。这些设计利用放大器对增益完全匹配,在低中频上获得很宽的相对的带宽。低中频与无源器件在芯片上获得的容限兼容。此外,低中频还降低了片上解调前模数转换器(ADC)所要求的抽样率(因而也降低了功耗)。

    有些设计选择采用低通滤波器的零中频解决方案。与低中频解决方案的带通滤波器相比,零中频解决方案的优点之一在于它的低通滤波器只占用较小的芯片面积。这种设计中,放大器和下变频器生成的二阶互调会导致直流偏移问题,这些二阶产持由寄生干扰和有效信号产生。

比较

   
低中频和零中频解决方案各有优势和缺陷。低中频解决方案不受二限互调产生的直流偏移的影响,但占用较大的芯片面积。相比较而言,零中频解决方案占位较小,但有直流偏移问题。

    为了减少低中频解决方案的占位,可在A/D转换后进行数字化滤波。数字滤波可由CMOS实现,而不是通过双极器件,这样一来,会大大减少芯片占位。然而,数字化滤波要求提高A/D转换器抽样电平数,从而导致电流的增加。

    为减少对直流电偏移的敏感性,零中频蓝芽解决方案可使用线性下变频器和睚适应直流补偿,不过高线性下变频器要消耗更多的电流,而直流电被偿电路需要额外的芯片位置。

市场分割

   
选择低中频或零中频蓝芽解决方案主要取决于不同市场对功耗和成本(芯片面积)要求。低中频解决方案很可能在低功耗的移动设备中占主导地位,而对于低成本比获得低功耗更为重要的固定接入设备,则将大量采用0中频解决方案。

关键字:浅谈  蓝芽  方案  频率

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