TD-SCDMA射頻電路設(shè)計(jì)

前言

　　TD-SCDMA是由中國提出的第三代移動通信（3G）國際標(biāo)準(zhǔn)，于2000年被國際電信聯(lián)盟（ITU）正式采納，成為全球認(rèn)可的第三代移動通信國際標(biāo)準(zhǔn)之一。這是我國首次提出完整的通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)并被國際認(rèn)可，是中國在信息通信標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的一個突破。它標(biāo)志著我國第一次以自主標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是我國高技術(shù)領(lǐng)域落實(shí)國家自主創(chuàng)新戰(zhàn)略的成功實(shí)踐，也是我國在無線通信方面實(shí)現(xiàn)突破和跨越的一次難得的歷史機(jī)遇?！　D-SCDMA系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的提出，填補(bǔ)了中國百年電信史的空白，對改變我國移動通信產(chǎn)業(yè)落后狀況，提高移動通信產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力和增強(qiáng)核心競爭力，增強(qiáng)自主創(chuàng)新意識和信心具有十分重要的意義，標(biāo)志著中國的信息通信技術(shù)水平發(fā)展到以自主創(chuàng)新帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的嶄新階段，對于中國信息通信行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。　　為了加快TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，早日形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈和多廠家供貨環(huán)境，2002年10月30日，TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在北京成立。TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的成員企業(yè)由最初的7家，發(fā)展到目前具有成員企業(yè)48家，覆蓋了TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈從系統(tǒng)、芯片、終端到測試儀表的各個環(huán)節(jié)?！　D-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的宗旨是：整合及協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)資源，提升聯(lián)盟內(nèi)移動通信企業(yè)的研究開發(fā)、生產(chǎn)制造水平，促進(jìn)TD-SCDMA通信產(chǎn)業(yè)的快速、健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)Ⅱ）一SCDMA在中國及全球通信市場的推廣和應(yīng)用。　　TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立以后，有效地解決了產(chǎn)業(yè)發(fā)展中所面臨的知識產(chǎn)權(quán)、共有技術(shù)和測試平臺的建設(shè)等問題，大大降低了企業(yè)進(jìn)入的門檻，帶動了更多的企業(yè)進(jìn)入TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域。產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟還促進(jìn)了系統(tǒng)與芯片、芯片與終端、終端與系統(tǒng)間的密切合作，大大加快了TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)化的整體進(jìn)程?！　?002年，原信息產(chǎn)業(yè)部給TD-SCDMA系統(tǒng)劃撥了155MHz非對稱頻率，向產(chǎn)業(yè)界發(fā)出了政府支持的明確信號；2004年，原信息產(chǎn)業(yè)部、國家發(fā)改委、科技部等三部委設(shè)立TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)，投資7．08億元支持TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)化；從2004年到2005年，原信息產(chǎn)業(yè)部開展了“TD—SCDMA研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”技術(shù)試驗(yàn)：2006年，啟動了北京、上海、青島、保定、廈門等城市的TD-SCDMA規(guī)模網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)，這些測試和試驗(yàn)為TD-SCDMA走向商用打下了良好的基礎(chǔ)；從2007~開始，各相關(guān)部門共同組織移動運(yùn)營商和產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)在北京、上海、青島、保定、廈門、深圳、廣州、秦皇島、天津、沈陽、10個城市進(jìn)行更大范圍和規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)，到2008年已經(jīng)可以為北京奧運(yùn)會提供基于TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的3G服務(wù)。

內(nèi)容概要

　　本書詳細(xì)介紹了第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)之一TD-SCDMA系統(tǒng)基站射頻架構(gòu)及硬件電路設(shè)計(jì)。書中從3GPP規(guī)范對基站射頻前端的指標(biāo)要求出發(fā)，通過分析并結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)和硬件的可實(shí)現(xiàn)性，明確系統(tǒng)射頻架構(gòu)的實(shí)施方法，描述了射頻前端的指標(biāo)分解過程。本書詳細(xì)闡述了射頻系統(tǒng)超外差結(jié)構(gòu)原理，并對中頻頻率的選取、數(shù)字時鐘的選取、下行鏈路的功率以及上行鏈路的增益等進(jìn)行了分析。書中結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，介紹了射頻有源、無源器件的應(yīng)用考慮，并通過實(shí)例闡述了功放設(shè)計(jì)流程以及量產(chǎn)考慮。此外，還介紹了TD-SCDMA系統(tǒng)射頻前端的部分關(guān)鍵技術(shù)（已經(jīng)公開的專利技術(shù)）?！　”緯晒氖乱苿油ㄐ女a(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)人員、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)師、系統(tǒng)運(yùn)營管理人員閱讀，也可以作為大專院校師生的參考讀物。

書籍目錄

第1章　概述　　1.1　移動通信發(fā)展概況　　　1.1.1　移動通信的發(fā)展歷程　　　1.1.2　移動通信系統(tǒng)的構(gòu)成　　　1.1.3　移動通信系統(tǒng)的頻段劃分　　1.2　第三代移動通信主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)介紹　　　1.2.1　WCDMA系統(tǒng)　　　1.2.2　cdma2000系統(tǒng)　　　1.2.3　TD-SCDMA系統(tǒng)　　1.3　TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)問題　　　1.3.1　時分同步　　　1.3.2　智能天線　　　1.3.3　聯(lián)合檢測　　　1.3.4　同步CDMA　　　1.3.5　軟件無線電　　　1.3.6　接力切換　　　1.3.7　功率控制　　　1.3.8　動態(tài)信道分配　　　1.3.9　N頻點(diǎn)　　　1.3.10　Shifting　　1.4　技術(shù)演進(jìn)　　　1.4.1　G與其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)　　　1.4.2　LTE　第2章　GPP規(guī)范指標(biāo)導(dǎo)入　　2.1　發(fā)射機(jī)特性　　　2.1.1　基站輸出功率　　　2.1.2　頻率穩(wěn)定度　　　2.1.3　輸出功率動態(tài)范圍　　　2.1.4　發(fā)射機(jī)開啟/關(guān)閉功率　　　2.1.5　射頻輻射　　　2.1.6　發(fā)送調(diào)制　　2.2　接收機(jī)特性　　　2.2.1　參考靈敏度電平　　　2.2.2　動態(tài)范圍　　　2.2.3　相鄰信道選擇性　　　2.2.4　阻塞特性　　　2.2.5　互調(diào)特性　　　2.2.6　接收機(jī)雜散輻射　第3章　射頻解決方案　　3.1　系統(tǒng)上、下行鏈路平衡分析　　3.2　系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)　　　3.2.1　系統(tǒng)原理框圖　　　3.2.2　數(shù)字中頻技術(shù)　　3.3　模擬中頻分析　　　3.3.1　本振頻率范圍的確定　　　3.3.2　本振相位噪聲　　　3.3.3　互調(diào)分析　　3.4　下行鏈路設(shè)計(jì)　　　3.4.1　下行鏈路輸出功率和增益的確定　　　3.4.2　下行鏈路關(guān)鍵器件　　3.5　上行鏈路設(shè)計(jì)　　　3.5.1　上行鏈路增益的確定　　　3.5.2　上行鏈路噪聲系數(shù)的確定和分解　　　3.5.3　上行鏈路線性指標(biāo)的確定　　　3.5.4　上行鏈路帶外抑制分析　　　3.5.5　上行鏈路關(guān)鍵器件　第4章　射頻器件技術(shù)應(yīng)用　　4.1　有源器件應(yīng)用　　　4.1.1　小信號放大器　　　4.1.2　混頻器　　　4.1.3　開關(guān)　　　4.1.4　檢波器　　　4.1.5　LDO　　　4.1.6　數(shù)控衰減器　　　4.1.7　IQ調(diào)制器　　　4.1.8　低噪放　　　4.1.9　數(shù)字電位器　　　4.1.10　運(yùn)算放大器　　　4.1.11　MOSFET　　4.2　無源器件應(yīng)用　　　4.2.1　濾波器　　　4.2.2　環(huán)形器　　　4.2.3　耦合器　　　4.2.4　電橋　　　4.2.5　功分器　　　4.2.6　限幅器　　　4.2.7　移相器　　　4.2.8　BALUN　　　4.2.9　射頻跳線　　　4.2.10　電容　　　4.2.11　連接器　　4.3　晶振與鎖相環(huán)技術(shù)　　　4.3.1　石英晶體振蕩器　　　4.3.2　鎖相環(huán)技術(shù)　　4.4　功放技術(shù)應(yīng)用　　　4.4.1　主流功放及廠家　　　4.4.2　功放線性化技術(shù)　　　4.4.3　記憶效應(yīng)　　　4.4.4　功放的仿真　　　4.4.5　功放設(shè)計(jì)方法　　　4.4.6　功放調(diào)試步驟　　　4.4.7　熱阻設(shè)計(jì)　　　4.4.8　保護(hù)電路　　　4.4.9　溫補(bǔ)設(shè)計(jì)　　　4.4.10　屏蔽腔設(shè)計(jì)　　　4.4.11　功放模塊化設(shè)計(jì)理念　第5章　生產(chǎn)工藝及規(guī)模量產(chǎn)　第6章　射頻測試和儀表應(yīng)用　第7章　射頻關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向　附錄　英文縮略語　參考文獻(xiàn)　

章節(jié)摘錄

　　第1章　概述　　1.3　TD-SCDMA關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)問題　　1.3.2　智能天線　　TD-SCDMA系統(tǒng)利用TDD使上、下射頻信道完全對稱，以便于基站使用智能天線。智能天線系統(tǒng)由一組天線及相連的收、發(fā)信機(jī)和先進(jìn)的數(shù)字信號處理算法構(gòu)成。這種天線能有效產(chǎn)生多波束賦形，每個波束指向一個特定終端，并能自動跟蹤移動終端。在接收端，通過空間選擇性分集，可大大提高接收靈敏度，減少不同位置同信道用戶的干擾，有效合并多徑分量，抵消多徑衰落，提高上行容量。在發(fā)送端，智能空間選擇性波束成形傳送，可降低輸出功率要求，減少同信道干擾，提高下行容量。智能天線改進(jìn)了小區(qū)覆蓋，智能天線陣的輻射圖形完全可用軟件控制，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋需要調(diào)整等使原覆蓋改變時，均可通過軟件非常簡單地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。此外，智能天線降低了無線基站的成本，智能天線使等效發(fā)射功率增加，用多只低功率放大器代替單只高功率放大器，可大大降低成本，降低對電源的要求并增加可靠性?！　≈悄芴炀€帶來的問題如下。　?。?）全向波束和賦形波束　　在移動通信系統(tǒng)中，智能天線對每個用戶的上行信號均采用賦形波束，提高系統(tǒng)性能是非常直接的。但在用戶沒有發(fā)射，僅處于接收狀態(tài)下，又是在基站的覆蓋區(qū)域內(nèi)移動時（空閑狀態(tài)），基站是不可能知道該用戶所處的方位，只能使用全向波束進(jìn)行發(fā)射（如系統(tǒng)中導(dǎo)引、同步、廣播、尋呼等物理信道）。這樣，在一個具有智能天線的基站中，其不同信道的發(fā)射波束是不同的，即基站必須能提供全向和定向的賦形波束。這樣一來，對全向信道來說，將要求高得多的發(fā)射功率（最大可能為比專用信道高101gN dB），系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時必須注意考慮?！　。?）共享下行信道及不連續(xù)發(fā)射　　在提供IP型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的移動通信系統(tǒng)中，均設(shè)計(jì)了多用戶共享的上、下行信道，并在基站和用戶終端使用不連續(xù)發(fā)射技術(shù)。在使用智能天線的基站中，由于用戶移動，基站不可能知道用戶的位置，因此一般只能采用全向下行波束。同時，也可以增加一次接入過程，對每個用戶進(jìn)行定向發(fā)射。這兩種方式各有優(yōu)點(diǎn)，均可能使用。

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