软件无线电接收机芯片的关键技术和研究现状

是 Ｍｉ ｔ ｏ ｌ ａ 提 出的 软件 无 线 电概 念 ｆ 】 】 。Ｍｉ ｔ ｏ ｌ ａ提 出 的理 想 软件 无 线 电
（ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ Ｄ ｅ ｆ ｉ ｎ ｅ ｄ Ｒ ａ ｄ ｉ ｏ ， Ｓ Ｄ Ｒ ）接 收机 架构 是 天线接 收 到小 信号 后
直 接 进行 放 大和模 数 转换 ，但 是 这样 对模 数转 换 器 （ Ａ Ｄ Ｃ）提 出了 较 高 的要 求 ，在 当前 的Ｃ ＭＯ Ｓ 工 艺 下还 难 以实 现 。实 际 的Ｓ ＤＲ 接 收 机架构如图１ 所 示 ，主 要 包括 了低 噪声 放 大器 （ Ｌ Ｎ Ａ）、 混频 器 、 跨 阻放 大器 （ Ｔ Ｉ Ａ）、 低 通 滤 波 器 、 可变 增 益放 大 器 和 ＡＤ Ｃ等 。
（ ３ ）ＡＤ Ｃ 校 准 ，通 常 需要 采 用数 字 算 法 或者 模拟 的方 式来 校 准Ｄ Ａ Ｃ中电容 阵列 的失 配和 比较 器 的失 调 电压等 。
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（ ４ ）频 率 综合 器校 准 ，如 果 接 收机 中 需要 多相 位 的Ｌ Ｏ信 号 ，
多个 相位 的Ｌ Ｏ 信 号 的幅度 ／ 相 位 失配 需要 校 准 ，方 式与Ｉ ／ Ｏ 通 道 失配
１ ． 软件 无线电的概念
未 来 无 线 通 信 终 端 的 发 展趋 势 是通 过 软 件 定 义 并 控 制 硬 件 配
置 ，同 时 向小 型化 、轻 便 化和 低成 本方 向发展 。这 一 技术 就 是这 就
时 ，会 导致 接 收机 内部 节 点饱 和 ，增 益 降低 ，影 响有 用信 号 的正 常 接 收 。解决 方法 是Ｌ Ｎ Ａ 避 免采 用 电压 增益 ， 而是采 用 电流 模 实现 高 线 性度 接收 机 。 （ ２ ）谐波 混 频 ，有 用信 号 的谐 波成 分 与本 振 信 号 （ Ｌ Ｏ）的 谐 波 成分 经过 混频 后 落入 基带 内，对 有用 信 号产 生干 扰 。解 决方 式是 采 用多 相Ｌ Ｏ 来 抑 制谐 波混 频 。
的成果 如 下 ：
功 能 。要 想满 足上 述 功 能 ，对 Ｓ ＤＲ 接 收机 芯片 提 出 了较 高 的要求 ，
我们 需要 采 用 一些 关键 技 术来 实现 接 收机 芯片 ，这 些 关键 技 术可 以 概 括 为三 个方 面 ： ２ ． １宽 带、 可重构 为 了实现 工 作频 率 较 宽， 首先 接 收机 最前 端 的Ｌ ＮＡ需要 满足 宽 带 设 计 。如果 单 个Ｌ Ｎ Ａ无法 实 现较 宽 的频 带 ，可 以采用 两个 Ｌ Ｎ Ａ分 别 工作 于 高低 两个 频 段 。接收 机 的可重 构 主要体 现 在 ：
（ ３ ）倒易混 频 ，工作频 带外 的强 干扰信 号与 接收机 本振 信号 的
噪 声混频 ，导致带 内信 噪 比降低 。解 决方 式是Ｌ Ｏ 信 号的相 位噪 声。 ２ ． ３ 片 上 自校 准技 术 由于芯 片加 工 和制 造 的过程 中会产 生 工艺 和温 度 引起 的偏 差 ， 需要 采用 片 上 自校 准技 术 消除 偏差 。这 些校 准 内容 主要 包括 ： （ １ ）Ｖ Ｑ通道 失配 校准 ，包括接 收 通道 的 幅度／ 相位 校准 ，需要 额 外的检 测 电路 ，将 检测 到 的失配 误差 在通 道 内抵 消 。 （ ２ ）滤波 器截 止 频率 校 准 ，这 里主 要 是对 滤 波器 中的 电 阻／ 电
Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ ０ Ｎ Ｉ Ｃ Ｓ ＷＯＲ Ｌ Ｄ・ 菇 ； 影 ｌ 与霉 臻
软 件 无 线 电 接 收 机 芯 片 的 关 键 技 术 和 研 究 现 状
中国 电子科 技 集 团公 司第三 十八研 究 所 吕 伟
【 摘要 】 本文针对当前的热点软件 无线电接收机芯片的关键技术和研究现状进行 了综述。首先介绍 了软件无线电技术的基本概念和常用接收
Ｓ Ｄ Ｒ 接 收机 通 常采 用 零 中频 架构 ，这样 的好 处 是集 成度 较 高 ，且信
号 带 宽灵 活可 重构 ，达到 软件 定义 的 目的 。
容 阵列 的绝对 值 校准 。因为 工 艺上存 在 偏差 ， 需要 根据 外部 精确 的
时钟 参考 信 号来校 准 ｚ ． Ｒ ｕ 提 出了采 用电流型无源 混频器 的结构【 ２ 】 ，第一级Ｌ Ｎ Ａ 的输 出端是 电流 ，在 低阻节 点处 电流信 号的摆幅 非常小 ，提高 了接收 机 的线性度 。另外 作者最大 的贡 献是给 出了抑制 谐波混频 的 电路 实现 方 式 ，即采用 两级 多相谐 波混频 ，通 过组 合叠加 出近 似 ｌ ： ： １ 的增益 关 系 ，进 而满 足谐波混 频的增 益要求 ，但这个 电路 的缺点是 频率综合 器 的频率是 射频前端最 高工作频率 的４ 倍 ，频 率综合器 的功 耗非常大 。 ２ ０ １ ０ 年Ｃ． Ａｎ ｄ ｒ ｅ ｗ ｓ 第 一次 提 出 了混 频器 作 为第 一 级 的接 收 机 架 构口 ］ 。接 收机 前端 消 除 了传统 Ｒ Ｆ 滤 波 器 、匹配 网络和Ｌ Ｎ Ａ。采 用无 源混 频器 能够 大 大提 高接 收机 的线性 度 ，但 代价 是没 有 了Ｌ Ｎ Ａ牺牲 了噪声 系数 指标 ， 另外 无源 混 频器 本身 存在 本 振泄 露 的 问题 ，本振 信 号更 容易 泄露 到 天线 处 。不过 作者 采 用 了基 带Ｌ ＮＡ，通 过增 加基 带Ｌ Ｎ Ａ的 电源 电压 ，进 而用 功耗 来换 取 噪声性 能 。 ２ ０ １ ２ 年Ｄ． Ｍｕ ｒ ｐ ｈ ｙ 第 一次 将噪 声 抵消 （ Ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ Ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ）技 术用 于Ｓ ＤＲ 接 收机 结 构 中［ ４ ］ 。 噪声 抵 消技 术 最 早 是用 于Ｌ Ｎ Ａ电路 中 １ ， 通过 共源 和 共栅 级放 大 器 ，能够 在 输 出端将 噪 声作 为共 模信 号 消 除 掉 。作者 同样 采 用增 加 辅助 通路 ，使得 有用 信 号增 强 ， 同时噪 声在
的校准 类似 。
图１实际的Ｓ ＤＲ接收机射频前端架构
２ ． Ｓ Ｄ Ｒ 接 收机 芯片的关键技术
Ｓ ＤＲ 接 收机 芯 片具 有 工作 频段 宽 、功 能 强大 、可 灵活 可 配置 等
３ ． 国内外研 究现 状
近 几年 国外针 对 Ｓ Ｄ Ｒ 接 收 机芯 片 的研 究较 多 ，其 中 具有代 表 性
机 架 构 ，其 次 总结 了接 收机 芯 片的 三个 关键技 术 ，随后 描 述 了 国 内外 的研 究现 状 ，最后展 望 了软 件 无线 电接 收机 芯 片的 未来发展 方 向。 【 关键词 】 软件无线电；接收机芯片；可重构
（ １ ）增 益压 缩 ， 接 收 机 饱 和 。 当 工 作 频 带 外 有 强 干 扰 信 号