直接變頻藍(lán)牙接收機(jī)(05-100)

　　直接變頻接收機(jī)已長(zhǎng)時(shí)間存在了。直接變頻接收機(jī)最簡(jiǎn)單的形式可認(rèn)為中頻(IF)是直流(dc)0Hz超外差接收機(jī)。用dc 中頻，信號(hào)中心在dc。現(xiàn)在接收機(jī)的頻率可能是千兆量級(jí)，在變頻中變頻到dc，因此，用“直接變頻”或其他通用的名稱“ZeroIF“(“零中頻”，ZIF)。

　　直接變頻接收機(jī)有些難解決的問題：“dc失調(diào)“消除、2階失真分量(IP2)和1/f噪聲。不少問題可能影響對(duì)這種接收機(jī)的認(rèn)可，通常這些問題將限制接收機(jī)的性能。直接變頻接收機(jī)與典型的超外差接收機(jī)相比，有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

　　無(wú)線裝置到處可見，在過去十年中，蜂窩電話蓬勃發(fā)展，就是一個(gè)很好的例證。隨著高科技裝置成為普通商品而不是奢侈品，驅(qū)使裝置成本越來(lái)越低。對(duì)于蜂窩制造商來(lái)講，成本是最重要的參量。直接變頻接收機(jī)具有最少的元件數(shù)和最低的材料成本。大量的蜂窩芯片供應(yīng)商，如：ADI、RFMD和Qualcomm已發(fā)布用于下一代芯片組的直接變頻接收機(jī)。

　　藍(lán)牙是用于無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議，是基于特定網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基礎(chǔ)上的，采用低調(diào)制率(0.24~0.32)的高斯頻移鍵控(GFSK)調(diào)制。這導(dǎo)致器件的專門問題。但藍(lán)牙技術(shù)所用的調(diào)制也適用直接變頻。藍(lán)牙裝置要求便宜。因此，采用直接變頻接收機(jī)使接收機(jī)成本最低，這看起來(lái)是好的。然而，直接變頻的問題需要解決。

　　典型的直接變頻接收機(jī)基本框圖示于圖1。盡管傳統(tǒng)采用線性調(diào)制方法，但直接變頻接收機(jī)對(duì)于藍(lán)牙GFSK接收信號(hào)也十分方便。

　　圖1 藍(lán)牙接收機(jī)中直接變頻的基本框圖

　　藍(lán)牙技術(shù)

　　在過去5年內(nèi)所開發(fā)的藍(lán)牙技術(shù)具有很多潛在的應(yīng)用。藍(lán)牙技術(shù)兩個(gè)最大的應(yīng)用是蜂窩電話中無(wú)線互聯(lián)和無(wú)人工操作，以及計(jì)算機(jī)中的無(wú)纜線替代。藍(lán)牙是具有獨(dú)特特性的一個(gè)有興趣的協(xié)議，使得可以采用直接變頻接收機(jī)。在添入研究直接變頻接收機(jī)要求前，必須考慮藍(lán)牙技術(shù)所用的調(diào)制，因?yàn)檫@樣做使工作比較容易。

　　調(diào)制

　　具有1Mbps原始數(shù)據(jù)率的藍(lán)牙技術(shù)用低調(diào)制率(0.24~0.30)和0.5BT的GFSK調(diào)制。在基帶，這意味著在每個(gè)碼位不能保證信號(hào)穿過OV。因此基帶檢測(cè)選擇限定在頻率/電壓轉(zhuǎn)換器(如FM鑒別器)。

　　最長(zhǎng)DH1信息包的頻譜示于圖2，發(fā)送偽隨機(jī)位序列(PRBS)數(shù)據(jù)集中在2.4 GHz。注意，信號(hào)功率集中在2.4GHz附近。在2.4GHz，功率頻譜密度(PSD)最大。

　　現(xiàn)在分析干擾對(duì)圖2所示調(diào)制類型的影響。

　　在接收機(jī)中任何不希望接收的寄生信號(hào)稱之為干擾。干擾源可以是接收機(jī)的外部環(huán)境或來(lái)自接收機(jī)內(nèi)的源。

　　FM和FSK系統(tǒng)

　　FM(調(diào)頻)是固有非線性過程，在FM中信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換為頻偏。信號(hào)“時(shí)間”表示為：

　　S(t)=Accos(wc·t+m·sin(wm·t) (1)

　　其中AC為載波信號(hào)幅度，wC是載波信號(hào)角頻率，t為時(shí)間，m是調(diào)制率，wm是調(diào)制頻率的角頻率。

　　特別感興趣的參量是調(diào)制率(m)，由下式定義m：

　　m=Km·Am/wm (2)

　　其中Am是調(diào)制信號(hào)幅度，Km是電壓/頻率的定標(biāo)因數(shù)。

　　在典型的模擬FM系統(tǒng)中，Km表示調(diào)制通路到VCO的增益。然而Km和Am定義與所有FM系統(tǒng)有關(guān)偏移參量。因此，調(diào)制率可進(jìn)一步定義為：

　　m=wd/wm (3)

　　其wd是由調(diào)制信號(hào)wm所引起的載波信號(hào)偏移。

　　盡管上述3個(gè)方程是從模擬FM系統(tǒng)中假定音調(diào)制信號(hào)推導(dǎo)而來(lái)，但這些方程式可同樣應(yīng)用于FSK數(shù)據(jù)系統(tǒng)，唯一的顯著差別是調(diào)制信號(hào)在最高數(shù)據(jù)率(藍(lán)牙情況為1MHz)為位系列。數(shù)據(jù)流調(diào)制載波，數(shù)據(jù)流中的邏輯1導(dǎo)致正頻偏、邏輯0導(dǎo)致負(fù)頻偏。因此，在FSK數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，最高調(diào)制頻率是數(shù)據(jù)率的一半，(即在藍(lán)牙產(chǎn)品中為500kHz)。