直接变频蓝牙接收机
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:414
直接变频接收机有些难解决的问题:“dc失调“消除、2阶失真分量(ip2)和1/f噪声。不少问题可能影响对这种接收机的认可,通常这些问题将限制接收机的性能。直接变频接收机与典型的超外差接收机相比,有明显的优点。
无线装置到处可见,在过去十年中,蜂窝电话蓬勃发展,就是一个很好的例证。随着高科技装置成为普通商品而不是奢侈品,驱使装置成本越来越低。对于蜂窝制造商来讲,成本是最重要的参量。直接变频接收机具有最少的元件数和最低的材料成本。大量的蜂窝芯片供应商,如:adi、rfmd和qualcomm已发布用于下一代芯片组的直接变频接收机。
蓝牙是用于无线个人局域网络的协议,是基于特定网络架构基础上的,采用低调制率(0.24~0.32)的高斯频移键控(gfsk)调制。这导致器件的专门问题。但蓝牙技术所用的调制也适用直接变频。蓝牙装置要求便宜。因此,采用直接变频接收机使接收机成本最低,这看起来是好的。然而,直接变频的问题需要解决。
典型的直接变频接收机基本框图示于图1。尽管传统采用线性调制方法,但直接变频接收机对于蓝牙gfsk接收信号也十分方便。
图1 蓝牙接收机中直接变频的基本框图
蓝牙技术
在过去5年内所开发的蓝牙技术具有很多潜在的应用。蓝牙技术两个最大的应用是蜂窝电话中无线互联和无人工操作,以及计算机中的无缆线替代。蓝牙是具有独特特性的一个有兴趣的协议,使得可以采用直接变频接收机。在添入研究直接变频接收机要求前,必须考虑蓝牙技术所用的调制,因为这样做使工作比较容易。
调制
具有1mbps原始数据率的蓝牙技术用低调制率(0.24~0.30)和0.5bt的gfsk调制。在基带,这意味着在每个码位不能保证信号穿过ov。因此基带检测选择限定在频率/电压转换器(如fm鉴别器)。
最长dh1信息包的频谱示于图2,发送伪随机位序列(prbs)数据集中在2.4 ghz。注意,信号功率集中在2.4ghz附近。在2.4ghz,功率频谱密度(psd)最大。
现在分析干扰对图2所示调制类型的影响。
在接收机中任何不希望接收的寄生信号称之为干扰。干扰源可以是接收机的外部环境或来自接收机内的源。
fm和fsk系统
fm(调频)是固有非线性过程,在fm中信号电压转换为频偏。信号“时间”表示为:
s(t)=accos(wc·t+m·sin(wm·t) (1)
其中ac为载波信号幅度,wc是载波信号角频率,t为时间,m是调制率,wm是调制频率的角频率。
特别感兴趣的参量是调制率(m),由下式定义m:
m=km·am/wm (2)
其中am是调制信号幅度,km是电压/频率的定标因数。
在典型的模拟fm系统中,km表示调制通路到vco的增益。然而km和am定义与所有fm系统有关偏移参量。因此,调制率可进一步定义为:
m=wd/wm (3)
其wd是由调制信号wm所引起的载波信号偏移。
尽管上述3个方程是从模拟fm系统中假定音调制信号推导而来,但这些方程式可同样应用于fsk数据系统,唯一的显著差别是调制信号在最高数据率(蓝牙情况为1mhz)为位系列。数据流调制载波,数据流中的逻辑1导致正频偏、逻辑0导致负频偏。因此,在fsk数据系统中,最高调制频率是数据率的一半,(即在蓝牙产品中为500khz)。
图2 最长dh1信息包的频谱
图3 不带信道滤波器的fm解调器单边i/c性能
图4 直接变频接收机基带输出的实际蓝牙信号,示出gfsk信号和dc偏移
信噪比
在fm解调器输出,信号信噪比(s/n)定议如下:
s/nd=3×m2×s×x(sr/n×fx) (4)
其中sx定义调制信号的统计量特性,在数据系统情况下,逻辑1或0的似然性相等,因此,此参量通常为0.5;m是调制率;sr是进入fm解调器的接收信号功率;n是进入fm解调器的噪声功率谱密度;fx是进入解调器的接收机噪声带宽。
从蓝牙技术的要求,
直接变频接收机有些难解决的问题:“dc失调“消除、2阶失真分量(ip2)和1/f噪声。不少问题可能影响对这种接收机的认可,通常这些问题将限制接收机的性能。直接变频接收机与典型的超外差接收机相比,有明显的优点。
无线装置到处可见,在过去十年中,蜂窝电话蓬勃发展,就是一个很好的例证。随着高科技装置成为普通商品而不是奢侈品,驱使装置成本越来越低。对于蜂窝制造商来讲,成本是最重要的参量。直接变频接收机具有最少的元件数和最低的材料成本。大量的蜂窝芯片供应商,如:adi、rfmd和qualcomm已发布用于下一代芯片组的直接变频接收机。
蓝牙是用于无线个人局域网络的协议,是基于特定网络架构基础上的,采用低调制率(0.24~0.32)的高斯频移键控(gfsk)调制。这导致器件的专门问题。但蓝牙技术所用的调制也适用直接变频。蓝牙装置要求便宜。因此,采用直接变频接收机使接收机成本最低,这看起来是好的。然而,直接变频的问题需要解决。
典型的直接变频接收机基本框图示于图1。尽管传统采用线性调制方法,但直接变频接收机对于蓝牙gfsk接收信号也十分方便。
图1 蓝牙接收机中直接变频的基本框图
蓝牙技术
在过去5年内所开发的蓝牙技术具有很多潜在的应用。蓝牙技术两个最大的应用是蜂窝电话中无线互联和无人工操作,以及计算机中的无缆线替代。蓝牙是具有独特特性的一个有兴趣的协议,使得可以采用直接变频接收机。在添入研究直接变频接收机要求前,必须考虑蓝牙技术所用的调制,因为这样做使工作比较容易。
调制
具有1mbps原始数据率的蓝牙技术用低调制率(0.24~0.30)和0.5bt的gfsk调制。在基带,这意味着在每个码位不能保证信号穿过ov。因此基带检测选择限定在频率/电压转换器(如fm鉴别器)。
最长dh1信息包的频谱示于图2,发送伪随机位序列(prbs)数据集中在2.4 ghz。注意,信号功率集中在2.4ghz附近。在2.4ghz,功率频谱密度(psd)最大。
现在分析干扰对图2所示调制类型的影响。
在接收机中任何不希望接收的寄生信号称之为干扰。干扰源可以是接收机的外部环境或来自接收机内的源。
fm和fsk系统
fm(调频)是固有非线性过程,在fm中信号电压转换为频偏。信号“时间”表示为:
s(t)=accos(wc·t+m·sin(wm·t) (1)
其中ac为载波信号幅度,wc是载波信号角频率,t为时间,m是调制率,wm是调制频率的角频率。
特别感兴趣的参量是调制率(m),由下式定义m:
m=km·am/wm (2)
其中am是调制信号幅度,km是电压/频率的定标因数。
在典型的模拟fm系统中,km表示调制通路到vco的增益。然而km和am定义与所有fm系统有关偏移参量。因此,调制率可进一步定义为:
m=wd/wm (3)
其wd是由调制信号wm所引起的载波信号偏移。
尽管上述3个方程是从模拟fm系统中假定音调制信号推导而来,但这些方程式可同样应用于fsk数据系统,唯一的显著差别是调制信号在最高数据率(蓝牙情况为1mhz)为位系列。数据流调制载波,数据流中的逻辑1导致正频偏、逻辑0导致负频偏。因此,在fsk数据系统中,最高调制频率是数据率的一半,(即在蓝牙产品中为500khz)。
图2 最长dh1信息包的频谱
图3 不带信道滤波器的fm解调器单边i/c性能
图4 直接变频接收机基带输出的实际蓝牙信号,示出gfsk信号和dc偏移
信噪比
在fm解调器输出,信号信噪比(s/n)定议如下:
s/nd=3×m2×s×x(sr/n×fx) (4)
其中sx定义调制信号的统计量特性,在数据系统情况下,逻辑1或0的似然性相等,因此,此参量通常为0.5;m是调制率;sr是进入fm解调器的接收信号功率;n是进入fm解调器的噪声功率谱密度;fx是进入解调器的接收机噪声带宽。
从蓝牙技术的要求,
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