设计无线电使用零中频架构有什么优势

　　零中频（ZIF） 架构自无线电初期即已出现。如今，ZIF架构可以在几乎所有消费无线电应用中找到，无论是电视、手机，还是蓝牙技术。

　　零中频（ZIF） 架构之所以得到如此广泛的普及，主要是因为经验一再地证明了，在任何无线电技术中，该架构具有最低的成本、最低的功耗和最小的尺寸等优势。从历史上来看，该架构在要求高性能的应用中运用较少。然而，在无线连接需求不断增长、频谱变得日益拥挤的情况下，就需要改变现状，以便在基础设施中继续经济地部署无线电技术，为我们的无线需求提供支撑。当代的零中频架构可以满足这些需求，因为这些架构面临的诸多普遍性缺陷已通过工艺、设计、分区和算法的组合得到克服。ZIF技术取得的最新进步对现有高性能无线电架构形成了挑战，其带来的新产品取得了性能上的突破，能够实现ZIF技术以前望尘莫及的新型应用。本文将探讨ZIF架构的诸多优势，介绍这些优势可使无线电设计性能达到的新高度。

　　无线电工程师面临的挑战

　　不断增多的需求给当今的收发器架构师带来了挑战，因为我们对无线设备和应用的需求呈持续增长之势。结果，消费者需要持续访问更多的带宽数年以来，设计师已经从单载波无线电走向多载波无线电技术。当一个频段的频谱被全部占用时，就分配新的频段；目前，必须为40多个无线频段提供服务。由于运营商在多个频段都有频谱，并且这些资源必须协调起来，所以，如今的趋势是走向载波聚合，而载波聚合则会导致多频段无线电。这又会带来更多的无线电，其性能更高，需要更优秀的带外抑制性能，更出色的辐射性能，以及更低的功耗水平。虽然无线需求在快速增长，但功耗和空间预算并未增长。事实上，在功耗和空间节省需求不断增强的条件下，同时降低碳排放和物理尺寸非常重要。为了实现这些目标，需要从新的视角去认识无线电架构和分区。

　　集成

　　为了增加特定设计中的无线电数目，必须减小每件无线电器件的尺寸。传统方法是逐步把更多的设计集成到一片硅片当中。虽然从数字角度来看，这样做可能是合理的，但是，为了集成而集成模拟功能的做法不见得有意义。其中一个原因是，无线电中的许多模拟功能是无法有效集成的。例如，在图1所示的传统中频采样接收器中，中频采样架构有四个基本级：低噪声增益和射频选择级、频率转换级、中频增益和选择级以及检测级。选择级一般使用SAW滤波器这些器件都不能集成，因此，必须部署在片外。虽然射频选择级是由压电或机械器件提供的，但有时中频滤波器会使用LC滤波器。尽管LC滤波器有时可能会集成到单片结构中，但是，滤波器性能的牺牲（Q和插入损耗）以及数字化器（检波器）采样速率必要的增加会提高总功耗。数字化器（模数转换器）必须以低成本CMOS工 艺制成，以使 成 本和功耗保持于合理水平。当然可以用双极性工艺制造，但结果会导致器件尺寸和功耗的增加，有悖于优化尺寸的初衷。所以，标准CMOS工艺是这种功能的最佳制造工艺。这就为集成高性能放大器，尤其是中频级，造成了极大的挑战。虽然CMOS工艺可以集成放大器，但是很难从针对低功耗和低电压而优化过的工艺中取得需要的性能。另外，在片上集成混频器和中频放大器要求把级间信号路由到片外，以便访问中频和抗混叠滤波器，然后再数字化，因而失去了集成的诸多优势。这样做就达不到集成的目的，因为结果会增加引脚数和封装尺寸。另外，关键的模拟信号每次通过一个封装引脚时，就会牺牲一些性能。