0.13微米CMOS工艺单芯片：UMTS多频段W-CDMA收发器创新解决方案

随着通用移动通信系统（UMTS）在全球范围内的快速发展，特别是日本和欧洲市场的商用，对多频段宽带码分多址（W-CDMA）收发器芯片的需求呈现出前所未有的高度。这些芯片不仅需要满足体积减小、成本降低和组件简化的要求，还必须具备高度灵活性，以适应不同工作频段，如频段I和其他扩展频段。由于UMTS系统的全双工特性，芯片设计者面临着一个重大挑战：如何在有限的空间内集成多个发射和接收通道，同时最大限度地减少它们之间的相互干扰。 在这个背景下，一项创新成果是2003年2月推出的基于0.13微米CMOS工艺的单芯片直接转换收发器。这种技术显著提高了集成度，通过直接转换架构将射频信号直接转化为基带信号，无需中间频段，从而节省了空间和复杂性。然而，随着技术的进步，2004年又出现了采用0.35微米SiGe BiCMOS工艺的单芯片UMTS收发器，这进一步提高了性能和效率。 本文重点介绍了一款针对频分复用（FDD）网络设计的低功耗、全集成化的单芯片UMTS/W-CDMA/HSDPA直接转换收发器，它采用了更为先进的0.13微米CMOS工艺。该芯片集成特性显著，包括三个零中频接收通道、三个直接转换型发射通道，以及两个分数型频率合成器，这些功能由一个多标准编程接口统一管理。接收部分配置了差分输入端口、第二低噪声放大器（2nd LNA）、两个下变频器（带有CMOS Gilbert型混频器和后续的低噪声缓冲放大器），以及经过精确校准的模拟有源六阶基带滤波器，还有一个可编程的二阶陷波滤波器（2.7 MHz）来优化信号质量。所有必要的直流偏置由芯片内部电路自动补偿，确保了高效和稳定的性能。 这款设计的成功体现了技术发展趋势，即在追求高性能、小型化和低成本的同时，兼顾了多频段支持和全双工功能，是移动通信领域的重要里程碑。随着5G时代的来临，这类单芯片解决方案对于满足未来无线通信设备的高要求至关重要。