RDATD-SCDMAGSM雙模射頻收發(fā)器芯片基本特性

1、這是一款全集成的 CMOS 射頻收發(fā)器芯片，采用了業(yè)界主流的 0.18mCMOS 半導體工藝制造，片內集成了射頻接收機和射頻發(fā)射機，同時還集成了模擬基帶（ABB）功能，能夠同時支持模擬基帶信號接口和數字基帶信號接口。 iK 芯片采用標準的 48 腳 QFN 封裝， 封裝尺寸只有 7mmX7mm,是目前市場上同類產品中集成度最高，功能最全、成本最低的一款產品。該芯片能夠同時支持 TD-SCDMA3G 標準（3GPP）定義的兩個工作頻段（18801920MHz 和 20102025MHz）和 GSM 標準定義的四個工作頻段（GSM850MHz、EGSM900MHz、DCS1800MHz 和 PCS

2、1900MHz）,并且能夠在這兩種模式、六個頻段之間自由切換。在架構上，該芯片的 TD-SCDMA 接收機采用數字零中頻（DigitalZero-IFArchitecture）的架構，而發(fā)射機采用的是直接上變頻（Direct-UpconversionArchitecture）的架構；對于 GSM 模式，其接收機采用數字近零中頻架構（DigitalLow-IFArchitecture）,而發(fā)射機采用頻率綜合器直接調制架構（Sigma-DeltaFrequencySynthesizerModulation）。該芯片片上全集成了低噪音放大器（LNA）,射頻可變增益放大器（RFVGA）,上、下變頻混頻

3、器（Mixer）,模擬 LED 驅動（Ffilter）,模數/數模轉換器（A/D、D/A）,頻率綜合器（FrequencySynthesizer）和數字信號處理器（DSP）。只需要少量外圍元件，就能構成完整的射頻子系統，并且可以通過選擇模擬或數字基帶接口支持目前市場上的所有基帶芯片方案，同時比其他任何整體方案 BOM 都少 20%以上。此款芯片內還集成了數字補償晶體振蕩器（DCXO）,只需要外接一個普通晶體就可以產生精確的片上參考時鐘，這不但可以降低整個方案的成本，還使得整個系統對溫度變化帶來的頻率漂移更加不敏感，進而滿足發(fā)射接收頻偏0.1ppm 這樣苛刻的 GSM 標準要求。而目前市場上大多

4、數傳統方案中，用戶一般都選擇更為昂貴的TCXO（溫補晶振）。作為一款全集成的 TD-SCDMA/GSM 雙模射頻收發(fā)器芯片有著優(yōu)異的射頻性能，其 TD-SCDMA 頻段接收鏈噪聲系數小于 4dB,發(fā)射鏈誤差矢量幅度（EVM）小于 3%,遠遠好于 3GPP 標準要求；同時其 GSM 頻段接收靈敏度達-108dBm，遠超過 GSM 標準規(guī)定的-102dBm;其發(fā)射頻譜 400kHz 的 ACPR 達到-70dBc,比同類產品提高了 35dB 該芯片的另一卓越性能表現在其采用先進結構設計的頻率綜合器，它表出了優(yōu)異的相位噪聲性能和快速鎖相特性(小于 20 曲)。得益于它的快速鎖相性能，整個芯片在不同模

5、式和不同頻段之間都可以在非常短時間內完成無縫切換，接收鏈和發(fā)射鏈也能夠在非常短時間內完全打開和建立。RDATD-SCDMA/GSM 雙模射頻收發(fā)器芯片工作原理原理框圖如圖 1 所示。由于該芯片是一款雙模芯片，這里分別描述其工作原理。TD-SCDMA 模式TD-SCDMA 的接收機采用先進的數字零中頻架構。當芯片工作在 TD-SCDMA 模式的接收模式時，從天線接收下來的射頻信號經過外接的聲表面濾波器(SAWfilter)送給芯片內部的低噪聲放大器(LNA),經過放大的射頻信號然后送給正交下變頻混頻器(Down-conversionMixer),直接變頻到零中頻(Zero-IF),然后信號經過模

6、擬濾波器(AnalogFilter)后直接送給高性能的模數轉換器(Sigma-DeltaA/D),之后信號被轉換為數字信號。在芯片內部有一個功能強大的專用數字處理器(DSP),從 A/D 輸出的數字信號通過 DSP 后被進一步的濾波。同時，為了消除整條接收鏈的直流失調(DCoffset),在 DSP 中有一個帶寬可調的數字高通濾波器用來濾除信號中的直流失調分量。由于此款芯片支持兩種基帶信號接口模式，在采用模擬基帶接口模式時，DSP 輸出的數字信號經過一個高性能的數模轉換器(D/A)后送給基帶芯片。當采用數字基帶接口模式時，經過 DSP 處理的數字信號調制到一定的采樣頻率后直接送給數字基帶芯片進

7、一步處理。整個接收鏈為了能夠接收不同強度的射頻信號要具有很大的增益動態(tài)范圍。這些增益動態(tài)范圍在這里分別在模擬部分的 LNA、Mixer 和 Filter 和數字部分的 DSP 中實現，總的增益范圍可以達到 100dB。另外，整個接收鏈的濾波器帶寬選擇在 800kHz 以內，以滿足 TD-SCDMA 信號帶寬的要求。TD-SCDMA 的發(fā)射機采用直接上變頻架構(Direct-Upconversion)。在這一模式下，基帶信號先經過一個帶寬大于800kHz 的低通濾波器濾波后送給上變頻混頻器(Up-conversionMixer)，信號被調制成射頻信號，然后再經過一個射頻增益放大器(RFVGA)對

8、信號進行放大后再去驅動片外的功率放大器(PA)O相似地，在采用模擬基帶接口模式時，基帶信號送給片上低通濾波器。而當采用數字基帶接口模式時，片上的數模轉換器會先將基帶數字信號轉換成模擬，然后再送給片上低通濾波器。整個發(fā)射鏈能夠提供超過 80dB 范圍的增益動態(tài)范圍，從而能夠有效地將基帶信號發(fā)射出去。整個發(fā)射鏈的增益分別在混頻器、射頻增益放大器以及片外的功率放大器上實現。圖 1RDA 雙模射頻收發(fā)器芯片原理框圖GSM 模式GSM 的接收機采用業(yè)界流行的數字近零中頻架構。當芯片工作在 GSM 接收模式時，從天線接收的射頻信號，通過差分端口輸入芯片，首先進入前端的低噪音放大電路(LNA),隨后信號進入

9、正交下變頻混頻器(Mixer),下變頻到 100kHz 的近零中頻，然后再通過一個中心頻率在 100kHz 的復數帶通濾波器，濾除帶外的干擾信號，之后，信號送給高性能的 A/D,模擬信號被轉化成數字信號。接下來，數字信號送給 DSP,在這里，中頻為 100kHz 的信號被第二次下變頻到零中頻，之后，與 TD-SCDMA接收機中類似，要完成直流偏移消除(DCoffsetcancellation),頻率選擇濾波，數字信號放大等功能。相似地，在采用模擬基帶接口模式時，DSP 輸出的數字信號經過一個高性能的數模轉換器(D/A)后送給基帶芯片。當采用數字基帶接口模式時，經過 DSP 處理的數字信號調制到

10、一定的采樣頻率后直接送給數字基帶芯片進一步處理。TUGSMHdTl)取mom叫卬Qrh，店Mm*工ilQrn1isMd-MMQ-iSMi.MlsjJLF!FLiPwIIII丁3TilQrmdisTfii整個 GSM 接收鏈路增益靈活可調，最大可以提供超過 100dB 的增益范圍，在基帶芯片的 AGC 策略下,可以在保證足夠信躁比（SNR）的同時，接收從-102dBm 到-15dBm 不同強度的射頻輸入信號。GSM 發(fā)射機采用當今國際先進的頻率綜合器直接調制架構。當芯片工作在 GSM 發(fā)射模式時，需要將基帶芯片送來的模擬基帶信號，變成射頻信號，驅動射頻前端功率放大器（PA）發(fā)射出去。由于 GSM

11、 標準采用了 GMSK 這種恒定包絡調制方式，所有有用的信息都是攜帶在射頻信號的相位域上，所以信號可以被射頻載波直接調制后發(fā)射。在模擬基帶接口模式時，芯片輸入的全 II 擬基帶信號，首先被片上的 A/D 采樣量化，然后判決出其中攜帶的相位調制信息，將此相位調制信息進行微分處理，然后通過 Sigma-Delta 頻率綜合器，將調制信息疊加到當前的載波頻率值上，這樣頻率綜合器輸出的本振信號就是已經調制過的射頻發(fā)射信號。頻率綜合器輸出的射頻調制信號通過功率放大器驅動模塊，可以直接驅動 50 歐姆的功率放大器。在數字基帶接口模式時，芯片輸入的數字基帶信號在 DSP 部分直接進行相位調制操作，通過與上述

12、一樣的方法直接經過頻率綜合器調制后送給外片功勞放大器。整個芯片由一個頻率綜合器提供本振和產生載波射頻信號，除了 850MHz 和 900MHz 這兩個 GSM 頻段模式下頻率綜合器輸出 4 倍頻的本振信號，其他模式下頻率綜合器都輸出 2 倍頻的本振信號。RDATD-SCDMA/GSM 射頻收發(fā)器芯片應用如上所述，RDATD-SCDMA/GSM 雙模射頻收發(fā)器芯片可以支持目前市場上所有商用化基帶芯片，實現 TD-SCDMA的終端整體解決方案；同時，RDATD-SCDMA/GSM 也支持市場上多數主流 GSM 基帶芯片，實現 GSM 的終端整體解決方案，設計出體積小巧、性能優(yōu)異、成本低廉的手機用戶

13、終端。圖 2 所示為 RDATD-SCDMA/GSM 芯片的應用原理圖，由于芯片具有很高的集成度，整個終端解決方案的射頻部分，只包括射頻天線、射頻功率放大器、功放開關模塊、射頻聲表面波濾波器（SAW）、DCXO 晶體和少量的分離元件，不僅大大降低了元件成本，而且減少了射頻印刷電路版（PCB）的設計難度。在接收模式下，從天線接收下來的射頻信號經過一個單轉雙的 SAW,然后通過片外匹配網絡送給芯片內部的 LNA。在 TD-SCDMA 發(fā)射模式下，芯片內部送出射頻信號給 RDA8212TD-SCDM 功率放大器，然后經天線發(fā)射出去，而改功率放大器所需要的偏置電壓（PABIAS）由 RDA 雙模芯片輸

14、出；在 GSM 發(fā)射模式下，芯片內部的信號送給 RDA6212GSM 功率放大器，再經過天線發(fā)射出去，該模塊所需要的 PARAMP 信號由 RDA 收發(fā)器芯片輸出。RDA8212 是一款高效率線性功率放大器，支持 TD-SCDMA 兩個標準發(fā)射頻段，該功率放大器支持高低功率兩種模式，效率更加優(yōu)化。RDA6212 是一款四頻段非線性放大器，適用于 GSM 標準的四個發(fā)射頻段，具有非常高的效率。同時，RDA 還可以不同的應用標準提供單刀雙擲到單刀九擲等天線開關模塊。RDATD-SCDMA/GSM 雙模射頻收發(fā)器芯片支持兩種基帶信號接口，可以同時支持帶模擬基帶功能的基帶芯片，此時，只需要將該芯片的模擬基帶接口與基帶芯片的模擬基帶接口直接相連即可；也可以支持純數字的基帶芯片（DBB）,此時，只要按照所支持的工作模式將 RDA 雙模芯片的數字基帶接與數字基帶芯片的基帶接口連接。RDA 此款芯片支持 3 線或 4 線串行數據接口（SPI）模式，所有的控制信號都可以通過 SPI 寫入或讀取，包括自動功率控制（APC）、自動增益控制（AGC）和自動頻率控制（AFC）都可以通過 SPI 寫入的方式來完成。另外，芯