目前在移動(dòng)終端和基站發(fā)射機(jī)中，零中頻(ZIF)技術(shù)和架構(gòu)已被應(yīng)用得比較成熟，但對(duì)于實(shí)現(xiàn)基站中的零中頻接收機(jī)，業(yè)界目前仍處于試驗(yàn)階段，芯片方案也不太成熟。零中頻技術(shù)真正走進(jìn)基站接收機(jī)中尚需時(shí)日。
初，無(wú)線(xiàn)設(shè)備RF前端設(shè)計(jì)使用的主導(dǎo)架構(gòu)是在1915年獲得專(zhuān)利的超外差技術(shù)。之后，直接變頻，又稱(chēng)“零中頻(ZIF)”，成為種超外差的替代技術(shù)。零中頻架構(gòu)消除了超外差架構(gòu)上/下兩級(jí)變頻中的一級(jí)，從而可減少大約三分之一的器件，而且更容易調(diào)試。
不久前曾去聽(tīng)了一次ADI舉辦的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)研討會(huì)，當(dāng)時(shí)該公司一位應(yīng)用工程師演講者的一番實(shí)在表述給我留下了較深印象。她說(shuō)：“......目前在移動(dòng)終端和基站發(fā)射機(jī)中，零中頻技術(shù)和架構(gòu)已被應(yīng)用得比較成熟，但對(duì)于實(shí)現(xiàn)基站中的零中頻接收機(jī)，業(yè)界目前仍處于試驗(yàn)階段，芯片方案也不太成熟，我們公司也是如此。”
的確，由于零中頻架構(gòu)具有簡(jiǎn)單易用和性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn)，如今大部分成熟的手機(jī)RF前端設(shè)計(jì)方案都采用了這種架構(gòu)，很多芯片供應(yīng)商都推出了針對(duì)各種移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)的零中頻收發(fā)器或者發(fā)送器、接收器芯片組，方案可謂層出不窮。就連本土新興的IC公司也加入到這一行列，例如，廣晟微電子今年就先后推出了用于GSM/WCDMA及TD-SCDMA終端的零中頻射頻收發(fā)芯片；今年4月，鼎芯半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的TD-SCDMA零中頻射頻芯片也已在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)上成功實(shí)現(xiàn)通話(huà)。
相比只針對(duì)單一用戶(hù)的移動(dòng)終端，面向多用戶(hù)的基站的收發(fā)鏈路設(shè)計(jì)要求顯然更加苛刻，零中頻技術(shù)應(yīng)用也相對(duì)滯后些。不過(guò)，目前對(duì)于基站發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)，零中頻技術(shù)在這里已嶄露頭角，預(yù)計(jì)不久就能與傳統(tǒng)的超外差架構(gòu)平起平坐，而一些基站零中頻I/Q調(diào)制器方案已從去年下半年陸續(xù)問(wèn)世，如美信的MAX2022(可用于WCDMA、DCS/PCS/EDGE、CDMA2000以及WiMAX無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施)、凌特的LT5568(面向GSM、CDMA2000、ISM和RFID應(yīng)用)等。我相信，其他混合信號(hào)IC巨頭們也會(huì)不甘落后，今后還會(huì)有更多此類(lèi)器件推出，因?yàn)榭蛻?hù)對(duì)降低基站開(kāi)發(fā)成本的需求始終存在。
然而，我在網(wǎng)上搜尋了許久發(fā)現(xiàn)，面向移動(dòng)通信基站的零中頻接收機(jī)設(shè)計(jì)，相關(guān)的接收器、I/O解調(diào)器芯片方案幾乎沒(méi)有，甚至沒(méi)有找到任何有關(guān)這方面研究進(jìn)展的消息，這印證了那位ADI應(yīng)用工程師的說(shuō)法。
但是，將零中頻架構(gòu)用于基站接收機(jī)應(yīng)該是大勢(shì)所趨，因?yàn)橐韵轮T多優(yōu)點(diǎn)不可能讓業(yè)界熟視無(wú)睹：零中頻接收機(jī)在系統(tǒng)中不存在中頻(IF)，避免了鏡像干擾，節(jié)省了鏡像濾波器的設(shè)計(jì)成本；同時(shí)，它免去了中頻變頻模塊和中頻帶通濾波器，大大簡(jiǎn)化了整個(gè)接收機(jī)的設(shè)計(jì)，節(jié)約了成本，易于高度集成化和小型化。
當(dāng)然，不難理解基站零中頻接收機(jī)為什么較難實(shí)現(xiàn)。與發(fā)射鏈路不同，接收鏈路的設(shè)計(jì)要求相對(duì)更高，其中對(duì)抗阻塞性更是苛刻。接收機(jī)接收到的信號(hào)幅度變化范圍很大(有數(shù)據(jù)顯示為120dB)，想要隔離和解調(diào)出可能相對(duì)很小的真正想要的信號(hào)，就不僅要能抵抗由采用同一頻率或標(biāo)準(zhǔn)的其他用戶(hù)產(chǎn)生的帶內(nèi)阻塞信號(hào)，而且要能應(yīng)付帶外的阻塞信號(hào)(可能由附近共存的收發(fā)機(jī)或無(wú)繩電話(huà)、WLAN路由器等產(chǎn)生)，因此接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍要足夠大。
可以想象，DC偏移、靈敏度、互調(diào)和寄生抑制等零中頻接收機(jī)設(shè)計(jì)普遍面臨的巨大挑戰(zhàn)在基站零中頻接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)中會(huì)顯得更加突出，估計(jì)這正是業(yè)界正在攻克的難題，真正解決尚需假以時(shí)日。
那么，繼手機(jī)、基站發(fā)射機(jī)之后，零中頻架構(gòu)何時(shí)將真正走進(jìn)基站接收機(jī)中？歡迎業(yè)內(nèi)專(zhuān)家和廣大工程師朋友登陸本刊網(wǎng)站論壇(forum.eetchina.com)進(jìn)行討論。
作者：Melody Zhao