3G中的CMOS基RF集成(05-100)

　　多RF前端系統集成方案

　　4頻段GSM/GPRS系統的RF前端設計方案示于圖2,用一個高集成度單片CMOS收發器。天線開關模塊連接到發送和接收通路,對每個GSM頻段用接收器SAW濾波器和相關的匹配電路。發送通路至少需要兩個PA：一個PA用于GSM-850MHz和E-GSM-900MHz頻段,第2個PA用于1.8GHz DCS和1.9GHz頻段。

　　很多可用的集成RF前端模塊可降低元件數并簡化設計。它們包括帶動率放大器和功率控制邏輯功能(PA模塊)的模塊和帶PA及開關功能發送模塊 。在接收端,由SAW濾波器單元和帶多路開關和接收濾波器的RF前端模塊組成。

　　與圖2中的GSM/GPRS系統相比,圖1 3G多模系統的更復雜前端設計支持2.5G和3G RF信號傳輸。增加多路轉換器是必須的,因為WCDMA是基于頻分雙工,發送器和接收器是同時開關轉換。然而,像GSM/GPRS那樣,經濟定標將帶來前端元件集成。

　　當今蜂窩基站結構分成兩種：基帶功能分成分離模擬和數字基帶芯片或單片高集成CMOS SoC器件(包含實現模式和數字功能)。因為,每種方法具有截然不同的優點,所以在兩種分配方法之間進行選擇,取決于為大多數經濟平臺方案選擇未來集成路線等因素。

　　盡管單片方法節省PCB真正的面積,但用分離的模擬和數字基帶芯片,對于集成是最可取的道路,因為它使模擬基帶功能與實現數字基帶的“純”數字電路隔離。兩片方案也能使數字基帶定標更小的CMOS幾何尺寸,同時集成其CMOS平臺元件(如應用處理器,圖像處理器,存儲器)

　　基帶結構的一種趨勢是簡單地去掉模擬基帶芯片,于是使數字基帶功能集成最佳,同時簡化無線到基帶芯片接口設計。此方法在無線和數字基帶之間,采用一個高速數字接口。可以規定此接口為串行或并行。串行接口降低了器件引腳數,但增加了高速緩沖器芯片上的晶體管數。并行接口增加引腳數和封裝尺寸,但在硅中可更有效地實現。

　　現在,DigRF Standards Body 為2.5G規定了標準高速串行接口規范(見圖3)。當支持數字接口時,無線設計將增加復雜性。它不僅僅必須執行模擬到數字和數字到模擬的轉換,而且必須有接口邏輯來處理基帶的數字通信。用CMOS工藝技術比其他工藝更容易、更經濟地實現這些功能。

　　圖3 無線和數字基帶之間的2G DigRF接口

　　圖4 單片4頻段CMOS收發器框圖