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1、数字无绳电话射频接收机设计00338字无绳电话接收机的几种实现方案.重点分析了超外差接收机的设计,并对接收机实现中的一些新技术作1系统的理论分析.关键词:DECT超外差接收机零中寅i接收机笪像抑制一,概述数字蜂窝和数字无绳系统在频谱利用率,性能,应用范围等领域较模拟通信系统有着显着的优点,已成为新的一代移动通信系统.在太蜂窝应用领域,目前广泛采用以TD-MA,CDMA技术为体制的数字移动通信系统(GSM,1S一95等),而在微蜂窝则使用数字无绳电话系统.本文介绍了欧洲数字无绳电话通信系统(DECT),分析了该系统对接收机的性能要求.在此基础上,讨论数字无绳电话接收机的几种实现方案.并就性能等进
2、行比较.最后就接收机实现中的一些新技术作系统的理论分析.二,DECT系统参数及对接收机的要求DEcT为欧洲电信标准委员会(ETsI)制订的泛欧无绳电话标准,在全欧范围内为强帚性标准,且正在被其它国家所采纳.它主要用于高密度业务量下的办公环境,同时也适用于家用,PABX,无线本地环路(WLL)等.DECT系统技术参数如表1所示.丧lDECT系统技术参数参数DECT频段18801900MHz接入方式FDMA/TDMA,rDD载波间隔1.728MHz载波数目10时曲长度10m8每帧时瑶c数24双工信道数1g0编码方式32kbit/3AFCM数据速率1.152Mloit/s调制方式GFlsKBT一0.
3、5发信功率250mW根据系统对接收机的要求,在接收机的设计中,主要注重以下几个方面:1)处理高速的数据能力(解调1.152Mbt/s数据)2)接收灵敏度3)输入射频信号动态范围4)抗干扰能力接收机的性能参数如下:噪声带宽1.3MHz噪声系数<l4dB三阶截入点>-24dBmldB压缩点>-33dBm镜像频率抑制>68dB邻道选择性:距有用载波一个DECT信道>25dB陈小舟邮电部第四研究所工程师微波与卫星通信1996年第3期一33距有用载波两个DECT信道>44dB距有用载波三个或更多信道>50dB距有用载波l00MHz>70dB考虑接收机的全面
4、性能,在电路设计中,必须均衡设计接收各级的增益,噪声系数等因素,合理分配部分电路的指标,以满足接收机的完整的性能规范,实现DECT系统对接收机的要求.三,DECT接收机实现方案在DECT系统中.发信采用的调制方法为高斯频移键控(GFSK).在接收端.采用非相干接收机能获得GFsK解调.与差分正交相移键控(DQPSK)比较,绝对相位是不重要的.因此,DECT接收机部分可采用两个基本方案:超外差电路和零中频(直接变换)电路.1.超外差电路这种接收机为一双中频变换超外差类型,第一中频为高中频(110.592MHz或ll2.3ZMHz).第二中频为10.7MHz.第一混频器有较低的边带抑制能力,而第二
5、混频器则有较高的边带抑制.接收机的输入端包含两个二极点陶瓷介质滤波器和一个低噪声放大器.第一中频是一个声表面波(SAW)类型滤波器.为信道选择滤波器第二中频滤波器为LC类型,仅提供限幅放大电路的插入损耗和宽带噪声滤波.IF接收集成电路可提供第二中频混频器.二中频限幅放大器,RSSI监浞i电路,鉴相器(外部槽路),及数据限幅比较电路.在接收机电路中,第一本振及第二车振源均由频率合成器电路部分提供.DECT超外差接收机典型电路如图1所示.一茜m107m23臣巨亟器嚣ITI-l厂而图1DBcT超外差接收机典型电路在邮电都第四研究所承担的国家863值,而在表2中.FG的单位为dB,应转换CDCT手持机
6、研究项目中,超外差电路的各为无量纲数值.如表3所示.级电路参数如表2所示.表3接收机各级电路参数衰2接收机各级电路参数根据以上电路的各级电路参数,计算接收机整个通道的噪声系数:F=F.+(一1)/G.+(一1)1(GG)+(n1)/(G.GG一)(1)其中F一一通道总的噪声系数F一一每级的噪声系数G一一每级的电路增益在以上公式中,FG均为无量纲数由公式(1)计算接收机的总噪声系数为:F一8.0FB1一l0logF一10dB接收机的接收灵敏度为=一174dBm+10logB+F+S/N其中一一噪声带宽F一一总的噪声系数/一一接收信号信噪比假定SIN为16dB,则接收机的整的通道的接收灵敏度为一8
7、8dBm,满足系统对接收机的要求.34一<微波与卫星通信1996年第3期在超外差接收机的电路设计中,应重点注意以下方面:1)IIF的选择频率通常较高,目的是使接收前端的射频滤波器对接收的镜像频率有很高的抑制.通常IlF的选择频率为110.592MHz,当基带电路的晶体频率选择13.824MHz时,IlF往往选择112,32MHz,这是因为基带晶体振荡器的八倍频为I10.592MHz,影响接收机的一中频信号的解调.2)接收机前端的各蛆增苴分配由以上的计算知,接收机前端的各级增益对接收机的总的性能,如噪声系数,接收灵敏度,处理大信号的能力等有直接的关系.如果接收机前端低噪声放大器的增益过大,
8、则当接收机接收较大的射频信号时,在前端就会出现饱和现象.3)鉴频器通常有两种类型的鉴频器用来解调调频信号.第一种为延迟线鉴频器,在接收信号中附加一相移,这种方法在移动通信的电路中较少使用.另一种是通过外部正交槽路直接在接收信号中引入9o度相移.由于这种方法实现简单和价格低廉,所被广泛地应用于移动通信电路中.4)接收信号场强辁洲(RSSI)接收机【88】7g2至lsR9344m检测到的RSSI信号用来选择合适的物理通道.RSSI输出正比于接收到的射频信号的强度,根据DECT规范,接收机应该能够测量接收的射频信号电平范围为6odB或更大些,(一93dBm至一33dBm),精度为6dB.5)数据恢复
9、电路在接收通道中,由于接收的射频信号,一本振源,二本振源以及鉴相槽路的频率偏移导致懈调输出信号的平均电压变化.解频信号经过低通滤波器后到比较电路,用来产生逻辑数据信号.为了获得最小比特误码率,需要最优的比较器门限电平.电路实现中用采样保持电路来补偿直流偏移.常用DECT基带的懈决方法是在DECT时隙开始后的l6比特标头数据内,捕获直流比较电平.此时电路处于采样状态,在接收数据过程中,电路则处于保持状态.2.外差接收机这种外差接收机的前端与超外差基本相同.所不同的是外差接收机方案省去了超外差电路中的第二混频器,即电路只有一个高中频.限幅放大器,中频滤波器,鉴频器等电路的工作频率为110MHz.外
10、差电路结构如图2所示.电路性能计算与双变换电路相同.】032或0.592解谓数据输出囝2单变换外羞电路与超外差接收机方案比较,这种外差方处于高中频,使限幅放大器设计困难,要具有案明显简单,它具有以下优点:良好的接收灵敏度及调幅抗干扰性.低噪声1)RF单元工作电流减少fIF增益为80dB,井要求不受封装和PCB耦2)无需二本振源及二混频器;合的影响,造成不稳定性,同时在设计鉴频器3)由于接收通道中没有2IF镜像频率.正交相移网络中,高中频也会引起正交网络因此对FM调频广播的强信号及带内2IF镜失调.像频率不敏感为克服单变换外差接收机方案遇到的困4)元器件数目明显减少.难问题,可以采用双变换超外差
11、方案.这种方但是,在外差接收方案中,由于第一中频案的缺点是增加了设备电路复杂性.优点是<微波与卫星通信)1996年第3期一35方案容易实现.能有更高的系统性能.3.零中频接收机一四,用于DECT接收机的新技术在超外差DECT接收机方案中,镜像频率的抑制是通过低噪声放大器后的射频滤波器来实现.第一中频的选择往往较高.为了使36设计者有更多的自由度安排本振频率和中频频率.同时使产品更有竞争性,设计者可以使用镜像抑制混频技术.圈4为镜像抑制混频技术在超外差接收机中的应用.电路实现中.不需要射频滤波器来抑制镜像频率.镜像抑制的基本原理是使用相位消减技术而不是使用频率选择性衰减.图4的电路中.包古
12、了一对混频器.两个90度的移相器和一个功率合路器.电路中两个混频器后使用带通滤波器,以防止高功率的带外射频信号及杂散分量落入中频通带范围内.在实际电路中,同相和正交路径上幅度和相位平衡一致性决定了混频器对镜像频率的抑制程度.通常为2040dB.0)0.r,)射频信号精圈.压Ljnt-图4使用镜像抑制混额器的超外差接收机五,结束语以上分析了数字无绳电话接收机的三种实现方案.实际上.在实现数字无绳电话接收机电路时,不仅要考虑电路的方案及组成方案的每个部分电路的电气性能,而且电路印制板的设计,良好的射频信号屏蔽,射频地的考虑等对接收机的整个电气性能也有着重要的影响.奉I微波与卫星通信1996年第3期