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美信Maxim技术文档《基站收发信机设计》，以WCDMA为例进行讲解基站收发信机射频前

端指标分解和设计。虽然文档以WCDMA为例进行讲解，但宽带收发信机射频前端原理基本

一致，因此适用于LTE等其他制式的设计。以下为学习笔记和总结。

1.接收机

接收机主要射频指标包括ReferenceSensitivityLevel，AdjacentChannelSelectivity（ACS），

Blocking（In-Band和Out-of-Band），ReceiverInter-modulation。其中带内blocking指标和ACS

分析类似，考量的都是工作带内信道外干扰信号对接收机影响的分析，因此Bolcking指标支

队Out-of-band指标进行了讲解和说明。

1.1ReferenceSensitivityLevel

接收机的最小可接收电平（接收机灵敏度）=-174dBm/Hz+10logBW+NF+Eb/N0

/No由基带解调能力决定，与射频前端无关；

由无线系统协议标准定义；

3.-174dBm/Hz及总的热噪声；

因此针对某一无线系统设计，灵敏度指标的分解即根据协议灵敏度指标要求来设计接

收机的噪声系数（NoiFigure）要求，以保证满足灵敏度指标允许的最大输入噪声（总

噪声，包括输入热燥和引入的系统噪声）

上图说明如下：

Step1：系统要求灵敏度指标为-121dBm/3.84MHz；

Step2：Eb/No=5dB——不考虑编码增益允许的总输入噪声=-121dBm–5dB=-126dBm

Step3：12.2Kbps数据速率到3.84Mcps码片速率的扩频增益为：10*log(3.84M/12.2K)≈

25dB，考虑扩频增益后总的输入噪声要求为-101dBm；

Step4：3.84MHz带内总的热噪声=-174dBm+10log3.86MHz/1Hz=-108.1dBm

所以为满足灵敏度指标要求，系统接收机连续噪声系数需要≤-101dBm+108.1dBm

=7.1dB

接收机的其他指标都是基于灵敏度指标满足设计要求为前提。因此设计首先要满足灵

敏度指标要求，再在此基础上进行其他指标的分解和设计。而对于接收机灵敏度指标

的射频前端设计就是系统分解下来NF指标的设计。

Note：NoiFigure

SNR=Ps/Pi

F=SNRin/SNRout(1~正无穷)——NoiFactor噪声因子

NF(dB)=10logF（0~正无穷）——NoiFigure噪声系数，NoiFactor的dB形式；

1.2AdjacentChannelSelectivity(ACS)

ACS和带内阻塞指标分析类似，考量的是接收频带内存在大的干扰信号时接收机的接

收能力。该指标主要通过上行信道成型滤波器、接收通道增益线性范围以及AGC功能

来保证。这里以ACS为例进行指标分解进行说明。

Step1：协议要求允许领导干扰恶化灵敏度6dB，即邻道干扰需要满足-115dBm有用信

号下得BER要求；

Step2：基带解调门限Eb/N0（5dB）——-120dBm；

Step3：25dB扩频增益——-95dBm；

Step4：扣除灵敏度指标下信道内输入总噪声-101dBm——

-95dBm（3.16E-13W）--101dBm（7.94E-14W）=2.36795E-13W（-96.2563dBm）

，即扣除系统噪声外允许引入的其他噪声功率

Step5/6：协议要求的最大邻道干扰电平-52dBm——-52dBm–96.3dBm=44.3dB，

即，邻道最小抑制比。

以上分析没有考虑大的干扰信号下，接收通道非线性失真的影响。实际设计中需要针

对系统要求的接收信道要求的信号接收功率动态范围（混频器，ADC等器件的指标考

虑链路增益设计-AGC，以及增益变化对接收链路NF的影响）

1.3Out-of-BandBlocking

带外阻塞抑制和ACS/In-bandblocking指标分析方法一样。只是带外阻塞指标要求干扰

电平更高。对于基站接收机来说，带外干扰信号在进入接收机后首先经过了腔体滤波

器/双工器对带外干扰进行了一次抑制。系统设计需要根据讲带外抑制指标分解给滤波

器设计规格。

对于co-location指标，也是带外的阻塞干扰信号的一种更严格的应用场景，是较常规

阻塞更严格的一种情况。

1.4ReceiverInter-modulation

接收机互调是考量天线口存在两个干扰信号时，其互调产物如果落在信道内时会烦扰

接收机接收有用信号。

Step1~4：同1.2；

Step5：干扰信道电平-48dBm；

Step6：IM3产物不能大于-96.3Bm，即IM3相对-48dBm干扰信号电平为：48.3dB；

Step7：天线IIP3=IM3/2+P_干扰信号=48.3dB/2–48dBm=-23.9dBm

针对接收机互调指标，协议对干扰信号的类型和干扰信号相对载波位置进行了明确的

定义，以保证测试可考量性。

1.5Receiver设计架构

1.5.1接收机设计架构介绍

当前基站接收机一般采用ZIF设计结构或一次下变频中频欠采样架构（数字与在将中

频下变频到基频）

目前基于RFIC的LTE基站接收机基本采用ZIF方案。

优点：ZIF大大简化了接收机射频链路设计，节省了产品体积。ADC工作低频，可以提

供更有的性能。频率规划简单，无需镜像抑制。

缺点：基带直流失调降低了系统的总体动态范围；对镜频抑制的需求，使得多载波应

用中所能容许的I/Q失配非常小；偶次谐波失真降低了灵敏度；低辐射对LO泄漏指标

的要求更加苛刻；动态范围低于其它结构。

该架构的接收机设计，是在模拟域通过混频器先将射频信号下变频到中频，在中频对

接收信号进行采样和数字化，然后在数字域再通过DDC（DigitalDownConversion）模

块将中频信号变换到基带频率。该设计架构较ZIF的频点规划少复杂一些，需要考虑

半中频、镜像等信号的影响合理的选在本振模式和中频频点，而且对ADC的性能要求

更高，但是相对ZIF架构有更高的动态范围。

1.5.2ZIF镜像抑制介绍

负频率概念？

1.6ADC指标分析

1.6.1RF前端增益确定

1.确定系统噪声系数

如1.1分析，WCDMA系统NF＜7.1dB即可满足协议要求的灵敏度指标要求。为了

保证更优的指标和设计余量，NF设计指标定位4dB（NFsys），假设ADC对系统噪

声系数影响为0.5dB，模拟电路总的噪声系数为3.5dB（RF前端NF1）。

ADC的参数如下：

基于以上ADC参数，其等效噪声系数NF2如下：

如下图示，确定RF前端的增益PG1和ADC的等效噪声系数NF2（27.2dB，ADC自

身底噪相对于热噪声）。

前端增益PG1确定

增益计算公式如下：

1.6.2无阻塞条件下天线口和ADC口功率对应关

1.6.3ADC阻塞信号电平对RF前端增益要求

ADC输入端的最高阻塞信号电平（工作频带内和工作频带外）；

阻塞电平分析时需要考虑余量（ADC满量程电平和ADC最大输入端电平差），通常我们不希

望阻塞信号的峰值电平高于ADC满量程电平。

假设预留7dB余量，天线口阻塞电平为-30dBm，计算从天线口到ADC输入口的增益PG1：

=FS–7dB–阻塞信号电平——FS为ADC满量程输入电平Full-scale

=+4dBm–7dB–(-30dBm)

=27dB,或从33dB标称增益降低6dB

如果接收机链路（包括ADC）的动态不能满足设计要求时，需要通过AGC功能实现大小信

号下接收机性能。

从在阻塞时电路噪声和失真会恶化系统噪声系数：

2.发射机

发射机主要性能要求：

1.信号质量（EVM）

2.杂散辐射产物（ACLR，SEM）

2.1Transmitter设计架构介绍

2.2可能出现的问题

➢噪声底

➢交调/邻道泄漏抑制

➢LO泄漏

➢镜像边带

2.3IMD和ACLR

1.对宽带无线系统，IMD不仅影响ACLR，还影响EVM。对ACLR的影响更大。——OIP3是

关键参数，ThirdOrderInterceptPoint(IP3).OIP3=IM/2+Po

2.降低输出功率可以改善ACLR，但最终收底噪限制；

3.利用3阶交调OIP3简单估算ACLR

–Pt=包括所有载波的总输出功率，利用两个单频载波在每载波输出功率为(Pt-3dB)状态

下推算的IM3值可以估算：

–单载波ACLR=|IM3|-3dB

–双载波ACLR=|IM3|-9dB

–4载波及以上ACLR=|IM3|-12dB

–估算中未计及噪声底

2.4LOLeakage

修正办法

–改变基带I，Q信号中的DC偏移

•需要较高的DAC分辨率

–有源对消电路反馈环

•此部分是数字预失真控制环路的一部分

2.5Imagesuppression

修正办法

–调节I/Q输入的幅度和相位偏

•需要较高的DAC分辨率

–设置一个固定的偏移量作一阶

–利用反馈环作有源修正

•结合到数字预失真环路中实现

3PA设计架构

3.1PA设计架构介绍

➢功率回退

较低功率=较低的交调=较高邻道泄漏抑制ACLR

直接影响效率;对WCDMA应用，效率<5%

➢开环射频预失真X

➢闭环射频预失真X

➢前馈X

➢数字预失真

3.2数字预失真

反馈侦测通道必须干净：这个通道内的失真无法消除，如果失真严重无法侦测到发射信号的

实际失真情况，会引入反的修正修过。