用于WCDMA和四频段GSM协议的无线通信发射机系统及关键模块的研究

论文摘要

随着无线通信事业的蓬勃发展,手机已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。以宽带无线码分多址接入技术（WCDMA）为代表的第三代蜂窝通信技术已在发达国家得到广泛应用,发展中国家虽然仍采用以全球移动通信系统（GSM）为代表的第二代通信系统为主,但是许多国家已跨入了向第三代过渡的时期,因此兼容GSM/WCDMA的多模无线收发机目前拥有十分广阔的市场前景。本论文研究的主要内容就是针对WCDMA/GSM的多模无线发射机。论文以GSM协议和3GPP协议为切入点,首先确定系统设计层面的各项指标。结合芯片的实际运用环境,设计了发射机采用的系统结构。通过计算与仿真相结合的方法确立了发射机各模块的指标。在电路实现时采用相关技术提升了载波抑制及镜像抑制的性能,着重优化了系统线性度以及提高增益控制精度及动态范围。集成的发射机系统包括了片上时钟,数字接口以及发射链路中的各模块,整个设计在SMIC 0.13微米工艺下实现。系统在高频段处（1710MHz—-1980MHz）实现了-3dBm的输出功率。采用QPSK调制信号测试,此功率下对应的ACLR为-43dBc,对应的EVM为2%。单边带测试表明系统能够在整个动态范围内保持-40dBc以下的载波抑制,而镜像抑制比可以达到-42dBc以下。在低频段（825MHz—-915MHz）实现了4dBm的输出功率。采用片上PLL提供时钟,可以在整个输出动态范围内达到-40dBc以下的载波抑制以及-37dBc以下的镜像抑制。利用GMSK信号作为输入信号,4dBm输出时的相位误差为1.8度。本设计已集成在多模无线工程片中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1. 课题研究背景及意义
• 1.2. 论文主要工作
• 1.3. 论文组织安排
• 第2章 无线发射机
• 2.1. 发射机架构
• 2.1.1. 超外差发射机
• 2.1.2. 零中频发射机
• 2.2. 发射机指标
• 2.2.1. 最大功率
• 2.2.2. 镜像及载波抑制
• 2.2.3. 频谱杂散
• 2.2.4. 邻道抑制
• 2.2.5. 调制精度
• 第3章 系统设计
• 3.1. 系统架构
• 3.2. WCDMA协议分析与系统设计
• 3.2.1. 协议简介
• 3.2.2. 输出功率及增益控制
• 3.2.3. 邻道及隔道抑制
• 3.2.4. 调制精度
• 3.2.5. 频谱杂散
• 3.2.6. 数字接口
• 3.3. GSM协议分析及系统设计
• 3.3.1. 协议及基带信号概览
• 3.3.2. 输出功率及增益控制
• 3.3.3. 调制精度
• 3.3.4. 数字接口
• 3.4. 系统及模块指标分配
• 3.4.1. 系统指标
• 3.4.2. 射频前端模块
• 3.4.3. 模拟基带指标
• 第4章 电路模块设计
• 4.1. IQ调制器设计
• 4.1.1. 结构分析
• 4.1.2. 电路模块设计
• 4.2. 功率预放大器设计
• 4.2.1. 结构分析
• 4.2.2. 电路设计
• 4.3. 链路的布局与验证
• 4.3.1. 版图布局
• 4.3.2. 射频链路验证
• 4.3.3. 发射机芯片验证
• 第5章 芯片测试结果与分析
• 5.1. 全集成发射机测试结果与分析
• 5.1.1. 高频段模拟通道测试
• 5.1.2. 低频段模拟通道测试
• 5.1.3. 全通道测试
• 5.1.4. 问题与小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢