Integration of Radio Frequency Circuits for Multicarrier WDCMA Base-Station Receiver

Abstract

Tässä työssä tutkittiin radiotaajuudella (RF) toimivien vähäkohinaisen vahvistimen (LNA), sekoittimen ja taajuusjakajan integrointia usean kantoaallon WCDMA-tukiasemavastaanottimeen. Perinteisesti WCDMA-tukiasemasovelluksissa on usean vierekkäisen kanavan vastaanottoon käytetty rinnakkaisia vastaanotinketjuja, jolloin tukiaseman komponenttimäärä on ollut suuri. Käyttämällä vastaanotinta, joka kykenee vastaanottamaan useita kanavia yhtäaikaisesti, kokonaiskustannuksia saadaan pienennettyä. Lisäksi vastaanotettavien kanavien lukumäärän olisi hyvä olla säädettävä, jotta samaa piiriä voitaisiin käyttää riippuen operaattorin käyttöön määrättyjen kanavien lukumäärästä.

Työn suurimmat haasteet liittyvät laajakaistaisen toiminnan sekä korkean dynaamisen alueen saavuttamiseen. Tästä johtuen työssä on keskitytty vastaanottimen lineaarisuuden ja kohinaominaisuuksien parantamiseen. Vastaanottimessa tarvitaan kaksi eri vahvistusasetusta (HG- ja LG-tilat), joilla molemmilla on omat vaatimukset suorituskyvylle. Toimintatilojen toteuttamiseen voidaan käyttää erillisiä tuloasteita, jolloin suorituskyvyn optimointi helpottuu. Kuitenkin tässä työssä rakenne haluttiin toteuttaa yhdellä differentiaalisella tuloasteella, jolloin piirin ulkoisten komponenttien lukumäärä voidaan minimoida.

Toteutetun vastaanottimen mitattu kohinaluku HG-tilassa suoramuunnoksen tapauksessa on 2,2 dB ja vastaavasti matalan välitaajuuden tapauksessa suurimmillaan 3,0 dB. RF-etuasteen IIP3 on -8 dBm ja +5 dBm HG- ja LG-tiloissa. Vastaanottimen tulon sovitus on molemmissa toimintatiloissa parempi kuin -10 dB halutulla taajuusalueella. Vastaanotin on toteutettu 025-µm BiCMOS prosessilla ja piirin pinta-ala on 6,93 mm².