UMTS 基站接收器占板面積僅為半平方英寸

　　在滿足宏蜂窩基站性能要求的前提之下，集成度究竟能夠達到多高? 工藝技術仍然限定某些重要的功能部件必須采用特殊工藝來制造：在射頻 (RF) 領域采用GaAs 和 SiGe 工藝，高速 ADC 采用細線 CMOS 工藝，而高品質因數 (High-Q) 濾波器則無法采用半導體材料很好地實現。此外，市場對于提高集成度的需求并沒有停止。

　　考慮到上述問題，凌力爾特決定采用系統級封裝 (SiP) 技術來開發占板面積約為 1/2 平方英寸 (僅剛剛超過 3cm2) 的接收器。接收器的邊界處有 50Ω RF輸入、50Ω LO 輸入、ADC 時鐘輸入及數字 ADC 輸出。該邊界留待增加低噪聲放大器 (LNA) 和 RF 濾波，用于輸入、LO 和時鐘發生，以及數字輸出的數字處理。在 15mm x 22mm 封裝內是一個采用 SiGe 高頻組件、分立無源濾波和細線 CMOS ADC 的信號鏈路。

　　本文將對 LTM^®9004 微型模塊 (µModule^®) 接收器 (一款直接轉換接收器) 進行設計分析。

　　設計目標

　　設計目標是通用移動通信系統 (UMTS) 上行鏈路頻分雙工 (FDD) 系統，特別是處于工作頻段 I 的中等覆蓋范圍基站 (詳見 3GPP TS25.104 V7.4.0 規范)。對于接收器而言，靈敏度是一個主要的考慮因素，輸入信噪比 (SNR) 為 -19.8dB/5MHz 時，所要求的靈敏度 ≤-111dBm。這意味著接收器輸入端的有效噪聲層必須 ≤-158.2dBm/Hz。

　　設計分析：零 IF 或直接轉換接收器

　　LTM9004 是一款采用了 I/Q 解調器、基帶放大器和雙通道 14 位 125Msps ADC 的直接轉換接收器 (如圖1所示)。LTM9004-AC 低通濾波器在 9.42MHz頻率下具有一個 0.2dB 的拐角，從而允許 4 個 WCDMA 載波。LTM9004 可與RF 前端一起使用，構成一個完整的 UMTS 頻段上行鏈路接收機。RF 前端由一個雙工器以及一個或多個低噪聲放大器 (LNA) 和陶瓷帶通濾波器組成。為最大限度地減低增益和相位失衡，基帶鏈路采用了一種固定增益拓撲結構。因此，在 LTM9004 之前需要布設一個 RF 可變增益放大器 (VGA)。這里給出了此類前端的典型性能示例：

　　♦ 接收 (Rx) 頻率范圍：1920MHz 至 1980MHz
　　♦  RF 增益：15dB (最大值)
　　♦  自動增益控制 (AGC) 范圍：20dB
　　♦ 噪聲指數：1.6dB
　　♦ IIP2：+50dBm
　　♦ IIP3：0dBm
　　♦ P1dB：-9.5dBm
　　♦ 20MHz 時的抑制：2dB
　　♦ 發送 (Tx) 頻段上的抑制：96dB　　

 

　　考慮到 RF 前端的有效噪聲影響，由 LTM9004 所引起的最大可容許噪聲必須為 -142.2dBm/Hz。LTM9004 的典型輸入噪聲為 -148.3dBm/Hz，由此計算出的系統靈敏度為 -116.7dBm。