CMOS射频接收机系统与电路
关于接收机的动态范围，有两种动态范围的定义：无寄生动态范围（Spurious-free Dynamic Range，SFDR）和模块化动态范围（Blocking Dynamic Range，BDR），如图6所示。SFDR是从噪声基数到产生互调积等于噪声功率的输入功率的一段输入信号范围，而BDR是从噪声基数到1dB压缩点p-1dB的一段输入功率范围。互调积是由接收机组件的非线性引起的不需要的谐波，如低噪声放大器和混频器的非线性引起的谐波失真。在大多数射频接收机中，三阶交调点（IP3）是基本频率组件增益曲线与三阶谐波增益曲线的交点。在零拍系统中，偶数阶失真是非常严重的FE1，二阶交调点（IP2）也被详细说明。1dB增益压缩点对应于线性增益压缩到1dB时的输入功率。上面的参数之间的相互联系可以由下面方程给出：
因此，整个接收机的动态范围由每一个单个的组件的噪声系数和互调交点确定。例如，一个有三Cascade级的系统的Cascade噪声系数和交点可以由下面两个方程计算得到：
式中Avi代表第i级的增益，NFi表示第i级的噪声系数，IIP3i代表第i级的三阶交调点。
射频接收机集成电路
如前所述，过去大部分蜂窝式无线电话采用超外差式结构。然而，尽管零拍式接收机的结构简单，但是因为其直流偏移量的问题很少被采用。由于一些新出现的应用要求，特性和功能与过去的要求不同，零拍式结构和一些其它的结构正在变得更加利于实际的制作。在这部分，主要讨论最近发表的三种不同的射频接收机集成电路的例子。
第一个例子是一个2GHz宽带WCDMA接收机。它是直接变频接收机，结构框图如图8所示。
与调制方案（如二进制频移键控）不同，直流切口（DC notch）不能应用于WCDMA便携式系统中。然而，由于采用伪随机的顺序进行扩频操作，一个信息位的损失在一个周期上仅为一个平均数，所以这样一个宽带扩展频谱系统对直流组件的取消并不敏感。正如图8中所示整个基带电路带有伺服系统反馈环，因此直流偏置并没有被取消。双边带噪声系数为5.1dB，IIP3和IIP2分别为-9.5dB和B=+38dB。整个接收机的工作电压是2.7V，工作电流是128mA。
第二个例子是一个双频带CMOS接收机。它采用了Weaver象频干扰抑制结构，工作在900MHz和1.8GHz频带。图9显示了该接收机的结构框图。从图9中我们可以看到，它利用象频干扰抑制接收机输出信号的相加和相减来选择信号频带高于中频还是低于本地振荡器的频率。采用双工机的两个分立的设置、LNA 和第一级中频混频器来获得两个不同的信号工作频带。频带选择控制有效的降低了功耗。第一级中频混频器的输出经过两个带通滤波器滤除不需要的信号，第二个混频器产生I和Q基带输出。带选择控制通过相加或相减，选择所希望得到的信号。由于第一级的中频在900MHz和1.8GHz之间，在映像和有用信号之间的900MHz的带宽允许对映像进行实质的抑制。该接收机的性能参数：在900MHz时，噪声系数4.7dB，IIP3为8dB；在1.8GHz时， 噪声系数4.9dB，IIP3为6dBm。工作电压3V时， 整个接收机的功耗是75mW。
第三个例子是一个采用最小平均平方（LMS）校准技术的象频干扰抑制结构接收机，该接收机采用Weaver结构，工作在2GHz频带。接收机的组成框图如图10所示。
该种类型接收机采用了增益和相位校准电路，如图10所示。结构中的LMS适应电路可以调整第二级变频的增益和相位，而不影响射频混频器或第一级的本地振荡器。进行校准时，在射频输入端口加一个镜象信号，调整系数W1、W2直到y（t）等于零。该接收机的性能参数：在2GHz时，噪声系数5.2dB，IIP3为-17dB。工作电压2.5V时，整个接收机的功耗是55mV。
图10 采用最小平均平方校准技术的象频干扰抑制接收机的简单框图
未来的射频接收机
随着新的无线标准的引进，如蓝牙标准和3G标准，未来的射频接收机不仅需要处理声音信号，而且需要以较高的比特率来处理大量的数据信号。为了满足这些新应用的要求，要求接收机具有高性能和更高的精确度，这样给射频接收机的设计带来许多挑战。人们希望在同一芯片上具有集成多种标准的功能，这就要求来用具有成本效益，同时具有更高的集成度的方式采设计多标准、多频带接收机。正如前面的讨论和射频接收机集成电路的例子看到的一样，减小片外组件的数量和芯片的面积需要做很多工作，并且正在努力对接收机的结构和电路拓扑结构进行新的创新来达到上面的目标。
与当前高频领域中的III-V族、SiGe电路相比，CMOS充分利用Si技术的成熟、低成本特性，具有成本低、集成度高、技术成熟等特点。CMOS技术在保持系统性能不变的同时，降低高频系统的设计制作成本，因此正在得到广泛研究和应用。
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