超外差式无线电接收器架构和直接转换硬件比较

在这个例子中，有源组件的数量是 6 个，还有 84 个小型无源组件，参见图 4。总体面积大约为 27mm x 24mm = 648mm²。就功率计算而言，这个例子使用 LT5575 I/Q 解调器和两个 LTM9012-AB。4 个通道的总体功耗是 5.1W，其中不包括电阻性分压器中可能消耗的功率。不过，ADC 以 125MSPs 速率采样，该采样率是常见的，但是有可能超出了 10MHz 所需。在 65Msps 采样率时，可以在 ADC 功耗低得多的情况下实现同样的功能。重新计算功耗，得出新的总体功耗是 4.6W。   图 4：直接转换接收器的布局举例          感觉与现实       并不算很多年以前，超外差式接收器每通道要运用多个混频器和多个 SAW 滤波器。那时 SAW 滤波器的尺寸可能是 25mm x 9mm。无源核心混频器需要额外的增益级，以抵消插入损耗。这不算久远的历史给人们留下的感觉是，超外差式接收器和直接转换接收器硬件复杂性之间的差距很大。以百分数计算，用于超外差式接收器的电路板面积比直接转换接收器的大 39%，按照这个百分数看，差别是很显著的，但是考虑真实的 PCB 面积时，差别就没有这么大了。903 mm² 的 39% 是 352 mm²，大约有拇指印那么大。基于百分数看，功耗差别根本不明显。         当然，超外差式接收器的尺寸和功率有极大弊端这种感觉是相对于基站接收器本身的总体尺寸而言的。就一个传统的机架式系统而言，拇指大小的 PCB 面积可能不算什么。而就一个纤巧和能放入手掌中的基站而言，拇指大小的 PCB 面积就非常大了。         现实情况是，集成在继续，有时缓慢，有时是飞跃式的。电路板空间和功耗的减少也许在更大程度上适用于一种而不是另一种架构。最近，适用于超外差式架构的例子是 LTC5569 双通道有源混频器等产品。本文作者尚不知道，有任何双通道 I/Q 解调器可用于蜂窝基站应用，尽管适用于频率范围较低的其他应用之这类解调器确实存在。最近适用于两种架构的集成例子是集成了放大器的 LTM9012 四通道 ADC。该器件的 LVDS 串行接口不仅允许 ADC 更小，而且可允许现场可编程门阵列 (FPGA) 或数字信号处理器 (DSP) 也比具并行接口的 4 通道 ADC 所用的小。不过，直接转换架构仍然需要两倍数量的 ADC。         以上探讨的例子假设，蜂窝基站的性能要求是整个链路都需要高性能组件。例子中所用产品运用了优化的半导体工艺，例如硅锗 (SiGe) 或互补金属氧化物半导体 (CMOS) 工艺，如果不优化，那么使用这些工艺不可能实现相互集成，或者至少不会没有性能恶化。某些尺寸基站的性能要求也许是，允许使用高度集成的单芯片收发器，例如毫微微蜂窝。这类芯片中集成模块的改进将允许该类芯片应用于较大型的基站。在这里，这两种架构遇到了一个障碍：信号滤波器。直接转换接收器使用的低通滤波器能在芯片中实现。迄今为止，超外差式架构中使用的带通滤波器已经证明极难在芯片中实现。这是当下的现实情况，但未必是永久性的障碍。也许有一天，技术突破会发生，内置的高度选择性带通滤波器变得可行了。直到这时，直接转换接收器架构有一个显著优势，因为有可在性能允许的情况下集成整个接收器链路。         结论       面向基站的直接转换接收器架构比超外差式接收器架构简单，至少就硬件而言是这样。最近出现的产品允许实现比以前小得多的多通道超外差式接收器。尽管基于百分比的比较来看尺寸仍然较大，但是差别也许并不显著。因此，超外差式架构有望继续成为蜂窝基站首选接收器架构。

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