CX9261用于多模通信系统解决方案

简介

随着以信息技术为核心的通信应用变革不断深入,多类信息应用终端逐渐增多,在日常生活、团队活动、抗震救灾等特殊行动中发挥了积极作用。杭州城芯科技有限公司自主研发的宽带多模射频收发芯CX9261可为多模智能终端提供有效的硬件支撑,其工作频率、信号带宽与通道数量等参数独立可配,可以满足多模终端大部分应用场景,实现宽带、窄带、公网、专网等多种通信模式的并发工作,可极大简化多模通信终端的系统设计。

芯片概述

CX9261射频收发器集成低噪放、上/下混频器、多模滤波器、自动增益控制、直流偏移对消、功率强度检测、ADC/DAC、驱动放大器、电源管理、小数分频频率综合、逻辑控制、抽取/插值滤波、数字下变频和自动校准等功能,具有通用化设计、宽频带覆盖、宽窄带信号兼容、低功耗等特点。

器件通道1和通道2的工作频率范围为70MHz~2.7GHz,通道3工作频率范围为1.2GHz~1.8GHz,片内可调谐带宽为20kHz至60MHz。

器件的接收通道采用直接变频架构,由低噪声放大器、混频器、可编程增益放大器、带宽可变滤波器和高速高精度16位ADC组成。器件的接收通道具有校准功能,噪声系数小,镜像抑制性能高,有利于提高接收通道的射频性能,16位的ADC具有较大的动态范围。

器件的发射通道采用直接变频架构,由混频器、可编程增益放大器、带宽可变滤波器和高速高精度16位DAC组成。器件的发射通道同时具有本振泄露校准、IQ正交校准,能够很好的抑制本振泄露和镜像干扰,杂波抑制度高,射频性能优越。

器件的本振和时钟都采用小数分频PLL,能够更好的适合各种应用场景。同时器件还提供了外部本振的输入接口,有效降低多器件应用的相位偏差。

器件的供电为2.5V和1.3V,在2.7GHz频率、单收单发FDD模式下满功率工作条件下,功耗小于1W。器件为塑封BGA 289pin,15mm×15mm。器件如下所示:


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图 1 CX9261芯片实物图


器件优良特性

CX9261芯片相对于其它SDR芯片来说,主要区别在于:收发通道数量的不同、片内本振的不同、片内ADC/DAC位宽不同、以及支持快速跳频,芯片内部功能框图如图2所示。

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图 2 CX9261射频收发器功能框图

●通道数量特性

从CX9261芯片功能框图中可以看出,其内部具有三个接收通道和两个发射通道,其中通道1和通道2的工作频率范围为70MHz至2.7GHz,通道3工作频率范围为1.2GHz至1.8GHz,片内可调谐带宽为20kHz至60MHz。芯片通道支持外本振输入,工作模式支持TDD与FDD形式。

●片内本振特性

       芯片内部具有3个独立的接收本振RXPLL、2个独立的发射本振TXPLL、以及3个独立的基带本振BBPLL,所有本振都可以独立配置。上述设计使CX9261芯片片内5个射频收发通道的工作频率、带宽、采样率等功能都能进行独立的设置,为多模通信系统的设计提供了有效的硬件支撑。

●片内ADC/DAC特性

       CX9261芯片内部ADC/DAC内核采用16比特位宽设计,比其它采用12位ADC/DAC设计的零中频架构SDR芯片设计位宽多4比特,CX9261接收通道在25dB增益下噪底比12位SDR芯片低12dB,这意味着在大小信号并存时,CX9261芯片能检测小信号的能力比12位ADC设计的SDR芯片低12dB左右,具备更大的动态范围和抗干扰能力。

●快速跳频功能

通过对CX9261片内PLL环路的优化,使芯片具备快速跳频的能力,频率稳定时间小于10μs。

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图 3  CX9261跳频频率稳定时间


多模通信系统架构

CX9261用于多模通信系统框图如下所示:

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图 4  CX9261多模通信系统应用框图

信道1: 通过CX9261收发通道1实现,频率范围支持70~2700MHz,可调谐带宽为20kHz至60MHz,同时CX9261的收发通道1支持天通接口,具备天通通信能力。

信道2通过CX9261收发通道2实现,频率范围支持70~2700MHz,可调谐带宽为20kHz至60MHz,通过前级变频电路支持超短波电台应用。

信道3: 通过CX9261收发通道3实现,可以实现对北斗频率的接收。

上述系统应用方案充分利用了CX9261芯片三收两发通道的独立性,实现了天通、LTE、自组网、超短波电台、北斗等5种通信制式的软件自加载和并发通信,如表1。

表1 基于CX9261多模通信系统并发组合

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CX9261性能测试

CX9261射频收发通道具备优良的信道指标,其典型EVM测试指标如下:

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图 5 CX9261发射通道64QAM EVM测试指标

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