基于CX9261射頻收發器的多模通信系統架構設計

概述

浙江省微波毫米波射頻產業聯盟旗下杭州城芯科技有限公司全正向研發的CX9261是一款寬帶、高性能、多通道射頻收發器，基于軟件無線電理念設計，片內集成了射頻收發器所需的RF、ADC/DAC以及數字上下變頻等電路，極大地減少了射頻鏈路設計的復雜度，系統集成度高。該射頻收發器已廣泛應用于智能終端、數據鏈以及毫微微蜂窩/微微蜂窩/微蜂窩基站等無線通信系統中。

隨著以信息技術為核心的通信應用變革不斷深入，多類信息應用終端逐漸增多，在日常生活、團隊活動、抗震救災等特殊行動中發揮了積極作用。杭州城芯科技有限公司自主研發的寬帶多模射頻收發芯片CX9261可為多模智能終端提供有效的硬件支撐，其工作頻率、信號帶寬與通道數量等參數獨立可配，可以滿足多模終端大部分應用場景，實現寬帶、窄帶、公網、專網等多種通信模式的并發工作，可極大簡化多模通信終端的系統設計。

芯片概述

CX9261射頻收發器集成低噪放、上/下混頻器、多模濾波器、自動增益控制、直流偏移對消、功率強度檢測、ADC/DAC、驅動放大器、電源管理、小數分頻頻率綜合、邏輯控制、抽取/插值濾波、數字下變頻和自動校準等功能，具有通用化設計、寬頻帶覆蓋、寬窄帶信號兼容、低功耗等特點。
? ? ? ?器件通道1和通道2的工作頻率范圍為70MHz~2.7GHz，通道3工作頻率范圍為1.2GHz~1.8GHz，片內可調諧帶寬為20kHz至60MHz。
? ? ? ?器件的接收通道采用直接變頻架構，由低噪聲放大器、混頻器、可編程增益放大器、帶寬可變濾波器和高速高精度16位ADC組成。器件的接收通道具有校準功能，噪聲系數小，鏡像抑制性能高，有利于提高接收通道的射頻性能，16位的ADC具有較大的動態范圍。
? ? ? ?器件的發射通道采用直接變頻架構，由混頻器、可編程增益放大器、帶寬可變濾波器和高速高精度16位DAC組成。器件的發射通道同時具有本振泄露校準、IQ正交校準，能夠很好的抑制本振泄露和鏡像干擾，雜波抑制度高，射頻性能優越。
? ? ? ?器件的本振和時鐘都采用小數分頻PLL，能夠更好的適合各種應用場景。同時器件還提供了外部本振的輸入接口，有效降低多器件應用的相位偏差。
? ? ? ?器件的供電為2.5V和1.3V，在2.7GHz頻率、單收單發FDD模式下滿功率工作條件下，功耗小于1W。器件為塑封BGA 289pin，15mm×15mm。器件如下所示：

圖1 CX9261芯片實物圖

器件優良特性

CX9261芯片相對于其它SDR芯片來說，主要區別在于：收發通道數量的不同、片內本振的不同、片內ADC/DAC位寬不同、以及支持快速跳頻，芯片內部功能框圖如圖2所示。

圖2 CX9261射頻收發器功能框圖

特性

·?通道數量特性

從CX9261芯片功能框圖中可以看出，其內部具有三個接收通道和兩個發射通道，其中通道1和通道2的工作頻率范圍為70MHz至2.7GHz，通道3工作頻率范圍為1.2GHz至1.8GHz，片內可調諧帶寬為20kHz至60MHz。芯片通道支持外本振輸入，工作模式支持TDD與FDD形式。

·? 片內本振特性

芯片內部具有3個獨立的接收本振RXPLL、2個獨立的發射本振TXPLL、以及3個獨立的基帶本振BBPLL，所有本振都可以獨立配置。上述設計使CX9261芯片片內5個射頻收發通道的工作頻率、帶寬、采樣率等功能都能進行獨立的設置，為多模通信系統的設計提供了有效的硬件支撐。

·? 片內ADC/DAC特性

CX9261芯片內部ADC/DAC內核采用16比特位寬設計，比其它采用12位ADC/DAC設計的零中頻架構SDR芯片設計位寬多4比特，CX9261接收通道在25dB增益下噪底比12位SDR芯片低12dB，這意味著在大小信號并存時，CX9261芯片能檢測小信號的能力比12位ADC設計的SDR芯片低12dB左右，具備更大的動態范圍和抗干擾能力。

·? 快速跳頻功能

通過對CX9261片內PLL環路的優化，使芯片具備快速跳頻的能力，頻率穩定時間小于10μs。