RF CMOS Tuner

一個 generic RF superheterodyne receiver可以分為 RF stage, IF stages (上圖有兩個 IF, 第二個 IF 是 baseband), 和 clocking subsystem。

RF receiver 要達成兩個目的： (I) 將天線接收微弱的RF信號 (例如 -100 dBm, 2.2uV, or 7dBuV) 放大；(II) 把不要的干擾信號濾掉。

(I) 主要是 focus on LNA 的設計，如何提供需要的 RF gain 和夠好的 Noise Figure, 讓 receiver total noise figure 控制的夠小。此外還必須有足夠的 dynamic range 來應付不同強弱的 receiver RF signal.

(II) 主要透過一連串的 filter 設計，濾掉不同頻帶的干擾信號。如下：

	Frequency	Interference type	Suppresion
Tracking Filter	RF	far (different band)	< 10dB
Image Rejection Filter	RF	near (+/- N channel)*	30-50dB
IF Filter	IF	adjacent (+/-1)	High Q, 40-50dB
Baseband channel selection filter	BB	adjacent (+/-1)	30-50dB*
Anti-alias Filter	BB	near (+/-K)*	< 10dB

1: depending on IF frequency; 2: for ZIF or LIF; K depends on ADC oversampling frequency

 

Receiver Filtering

Superheterodyn receiver 有下面三種最常見的變形：(a) HIF (high IF); (b) LIF (low IF); and (c) ZIF (zero IF).  各自對 filter 有不同的要求。

ZIF: 上圖中省略 IF stage，RF 訊號直接 down convert 到 baseband。這是目前最普遍的 RF CMOS tuner。

優點是 RF 架構簡單，低功秏，並且不需要外接 SAW filter，可以達到很高的整合度。

缺點是需要許多的 calibration 來彌補 ZIF 架構上的問題；例如 DC offset calibration, IQ mismatch calibration, baseband filter bandwidth calibration。

第一級的 Band Select Filter 大略上 suppress out of band interference，避免。因為是 wideband filter，通常 suppression 效果有限，一般是在 10dB 以內。

LIF	Frequency	Interference type	Suppresion
Tracking Filter	RF	far (different band)	< 10dB
Image Rejection Filter	RF	near (+/- N channel)*	30-50dB
IF Filter	IF	adjacent (+/-1)	High Q, 40-50dB
Baseband channel selection filter	BB	adjacent (+/-1)	30-50dB*
Anti-alias Filter	BB	near (+/-K)*	< 10dB

LIF: 類似 LIF 架構。

例如