直流偏移对于手机零中频接收机之危害

Introdu ction 由于现今智能手机要求的RF 功能越来越多，这连带使得零件数目越来越多，且越来越要求轻薄短小[1,4]， 下图是零中频架构的接收机[4]，由于零中频架构，去除掉了中频的零件，具备了低成本，低复杂度，以及高整合度，这使得零中频架构的收发器，在手持装置，越来越受欢迎。但连带也有一些缺失，典型的缺失之一，便是DC Offset[2-3]。 1由[5]可知，零中频架构的接收机，便是直接将射频讯号，降频为基频的直流讯号，而DC Offset之所以成为零中频架构的难题，在于它们会座落在频谱上为零之处，或其附近，很难滤除，因此会直接干扰到主频，且其强度甚至有可能大过讯号本身[3]。 由[9 ]可知，DC Offset会造成相位误差。 2而解调时，会以EVM 来衡量相位误差的程度，如下图左。而DC Offset会使星座图整体有所偏移，如下图右，换言之，DC Offset会使接收机的EVM 变大[10-11] 。 而由[12]可知，若 EVM 变大，则同样的SNR，对应到的BER 会升高，其解调结果会变差，亦即 DC Offset会使灵敏度变差。 3由[13]可知，接收机的LNA，其Gain 皆非单一固定值，即VGA(Variable gain amplifier) 架构，如下图 : 以灵敏度的角度而言，之所以希望透过AGC 机制，以及VGA，来缩减LNA 输出讯号的动态范围，主要便是希望ADC 的输入讯号，其强度大小能适中，使讯号在解调时，不会因讯号过小而导致SNR 下降，也不会因讯号过大，使后端电路饱和，Noise Floor上升，而导致SNR 下降[4]。 4而高通的RTR6285A，GSM 四个频带的LNA，都采用Gain-stepped 架构，有五种Gain Mode，其Gain Range示意图如下[14]: Gain Mode 0 Gain Mode 1 Gain Mode 2 Gain Mode 3 Gain Mode 4 72.5 dB 58.5 dB 41 dB 29 dB 11.5 dB 五种Gain Mode，皆有其Gain Range，分别应用于不同强度范围的接收讯号。当接收讯号较大时，LNA 会采用Low Gain Mode，一方面节省耗电流，另一方面避免后端电路饱和。而接收讯号较小时，会采用High Gain Mode，确保有足够的能力去驱动 ADC[13]。 前述可知，DC Offset强度甚至有可能大过讯号本身，尤其是当接收讯号很微弱时，加上此时 LNA 会采用High Gain Mode，换言之，以高通的RTR6285A为例，此时 DC Offset可能会被放大 72.5 dB，这样的强度会使 ADC 饱和，Noise Floor上升，而导致 SNR下降，以至于灵敏度下降[2,16-17]。 5Nonlinearity 而由[6]可知，如同谐波一般...