针对下一代LTE基站发射机的RF IC集成设计策略

从3G升级到LTE-Advance，对下一代移动通信基础设施的设备和器件供应商提出了诸多挑战。下一代无线设备要求支持更宽的信号带宽、更复杂的调制方式，以便在全球范围内部署的各种运行频段上都能获得更高的数据速率。因此，噪声、信号线性度、功耗和外形尺寸等性能都非常关键，对这些性能的要求也更苛刻。此外，元器件供应商同样被要求降低元器件的成本和尺寸以支持更高密度的应用。

射频芯片(RF IC)设计师面临的挑战也将日益艰巨，因为集成方案必须具有或超过分立元器件实现的性能。在采用分立元器件实现方案时，系统设计师可以分别采取不同技术(如GaAs、Si Bipolar或CMOS)进行最优化的设计。但对那些想通过单一工艺技术提供更高集成度的RF IC设计师来说，选择最佳工艺技术所面临的最大挑战是灵活性。

在基站的发送器内，模拟I/Q调制器是决定发送信号路径的本底噪声和线性度的关键RF IC器件，不允许为降低尺寸、功耗或成本而牺牲性能。

幸运的是，SiGe BiCMOS工艺技术可实现更高集成度而又不牺牲性能。这些工艺通常能提供多种速度类别的SiGe NPN晶体管，在某些情况下还能提供一倍(更多时候是两倍)于CMOS晶体管特征尺寸的互补高性能PNP晶体管。在此基础上，还能增加MIM电容、薄膜电阻以及更重要的多层厚铜和铝金属膜。这些特性能够帮助设计师在单芯片上实现多个高性能的功能模块，从而大大降低功耗、缩小体积，并保持很高的性能。

发射机板级设计的一个重要方面是用于各个上变频和下变频转换电路的本振时钟的合成和分配。基站本振时钟的分配必须保持到PCB所有远距离位置的相位一致性，而且必须具有低的带内噪声、宽带噪声以及总杂散噪声。混频器性能与驱动它的本振性能一样，因此高质量的本振是提高发射机总体性能的关键。此外，本振信号上很小的相位噪声或杂散分量都有可能在模拟信号路径中引入足够大的能量，导致发射机不能满足一些主要的蜂窝通信标准(MC-GSM、WCDMA、LTE、WiMAX)规定的杂散干扰指标。这些标准要求的本振频率范围为约500MHz至接近4GHz，这意味着用于本振时钟分配的版图设计必须十分小心。从本振产生到最后终结的走线长度应尽可能短，但如果本振合成器必须馈送到多个不同器件时，这个要求就很难满足。一种解决方案是将公共的低频参考时钟馈送到每个本振附近的独立PLL合成器，但这会占用很大的PCB面积。

来源：维库开发网