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全双工移动站收发机选择中频的基本准则

加油射频工程师 来源:加油射频工程师 2023-09-01 14:16 次阅读

无线通信系统中,基站发,移动站收时,称为下行通信链路;移动站发,基站收的时,称为上行通信链路,如下图所示。这也很好理解哈。

但是做基站的和做移动站的同学,就可能会有一点点矛盾。比如说啊,假设我是做移动站的,接收对应的是下行,但是做基站的,接收就又对应上行。不过,也无所谓啦,就只是个称呼而已。

本文是参考文献[1]写的,所以假设收发机都是移动站钟的收发机,也就是发射频段对应于uplink,接收频段对应于downlink.

7b68a3d6-4882-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

通常,下行链路和上行链路的频段带宽是相等的,中间还有一个保护频带;而且频段里,都被划分成一个个的均匀信道。如下图所示,其中Bu=Bd=Ba。上行链路和下行链路的信道是成对使用的,比如说,如果移动站发射机使用的上行信道是#CH1_u,那么下行信道#CH1_d就自动分配给移动站的接收机。任意信道对的频率间隔是固定的,即Ba+Bs。

7b986170-4882-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

超外差架构中,一项操作,就是进行频率规划,文献[1]中也提到说,即使发射机和接收机只有一个IF模块,这也是一项繁琐的任务。

以前,我接触到的收发机设计,是基于TDD的设计,所以频率规划要相对简单。在课程(来看看,你需不需要这门课程吧(已确定开班))里,也是在这个TDD的设定下,讲解接收机的设计。

TDD架构下,有啥好处呢,就是接收机和发射机是时分工作的,接收机工作的时候,发射机不工作;发射机工作的时候,接收机不工作。所以这个时候,设计接收机基本上就是设计接收机本身,是不需要考虑发射机什么事的。

但是,在FDD架构下,频率规划就要复杂的多。在一个全双工系统中,接收机和发射机同时工作,所以两边的信号,谐波以及混频产物都要考虑进来。

假设,超外差架构如下图所示,接收机和发射机都只有一个IF模块.

7bb69686-4882-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

一个全双工移动站收发机选择中频的基本准则,基本如下:

(1) 如果接收机和发射机共用一个LO本振,如上面架构所示,那么先确定接收机的中频。为啥呢?因为接收机中频部分,会需要一个IF SAW。一般来说,当中心频率降低时,滤波器更有可能获得良好的性能,所以先选接收机中频,看看能不能整一个频率相对低点的中频。然后发射机的中频,再由接收机的中频来确定。发射机中频和接收机中频之间的关系为:

7bd43b5a-4882-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

这个准则没有讲具体的中频要求,只是说能低的话,尽量低。然后因为收发共用LO,所以接收机的中频和发射机的中频有一个关系。

(2) 为了防止接收机发生潜在的带内阻塞,接收机的中频需要满足下面的不等式,即:

7beaede6-4882-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

为什么会有这样一个要求呢,其实是基于以下的考虑。举个例子,假设中频不满足上面的等式,即:

7c02cc9a-4882-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

再具体一点,如果选择下面的中频值,如下图所示:

7c1a24d0-4882-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

假设一个移动站,发射机用的信道是△FT_A,接收机用的对应信道是△FR_A。此时,如果在信道△FR_B中出现一个干扰信号或者其他基站的下行信号,这个下行信号在预选滤波器带内,所以无法滤除。而干扰信号与发射泄露信号的频率差,即等于接收机的中频,所以会影响有用中频信号的质量。

而且,这种阻塞问题,当中频

这个准则,也没法帮忙确定最终的中频频率,但是,确定完的中频频率需要满足这个要求。

(3)IF/2杂散。即如果干扰信号的频率,与UHF LO频率有IF/2的偏移量的话,即F=FLO+IF/2,因为混频器有2*RF-2FLO的高阶杂散,所以会影响有用中频信号的质量。

为了抑制可能的IF/2干扰,接收机的中频频率需要满足下式。

7c387070-4882-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

这个准则,主要就是说,这个IF/2杂散要尽量远离预选滤波器的通带,让预选滤波器直接滤除。那我觉得除了这个IF/2杂散,其实IF/n阶杂散都有这个痛点,不过好在混频器的高阶杂散是越来越小的。这个准则,也是没法帮忙确定最终的中频频率,但是确定完的中频频率所对应的IF/2杂散,需要能被预选滤波器滤除。这个准则,和发射无关,也就是说,TDD模式下的中频,也需要满足这个要求。

(4) 在多频段收发机中,工作在不同频段的收发机,可能使用同一个IF并且共用同一个IF SAW。在这种情况下,接收机的中频选择,应该是基于最宽的那个频段来规划。

(5) 发射机的中频信号,与发射信号或者本振信号也有可能会有混频产物,要避免这个混频产物落在其他协议工作的频段中。如下面例子所示,如果有两个频段同时工作时,就要

7c537eec-4882-11ee-97a6-92fbcf53809c.png

(6) 在多频段收发机中,可能会出现只使用一个UHF VCO和工作于过个频段的分频器来实现多路的本振。这个时候,考虑中频的时候,还需要考虑VCO的带宽。

看到这,真心觉得,在FDD模式下,如果又有多个频段的话,然后又是使用超外差架构的话,中频选择真的是很复杂,要考虑的因素实在是太多了。

如果有号友,做过FDD模式下,或者FDD模式下兼多频段工作的收发机的设计的话,能不能加微信一起交流讨论下?

审核编辑:汤梓红

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原文标题:FDD模式,多频段下的超外差架构的中频选择,会让人自闭~

文章出处:【微信号:加油射频工程师,微信公众号:加油射频工程师】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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