在超外差架构的收发机中，无论在800 MHz还是1900 MHz频段，接收机和发射机共享超高频合成器本振，上节中给出了对应的中频。正交调制器将I和Q基带信号转变为单边带中频信号，在调制器后没有使用中频信道滤波器。频率的上变频器为一个镜像抑制混频器。I和Q基带放大器、I和Q基带低通滤波器、正交调制器、中频可变增益放大器、上变频器、射频驱动器通常集成在同一个硅基芯片上，功率放大器是一个分立的增益模块。

在发射机系统设计中将重点考虑输出功率和控制、发射频谱和相邻信道功率发射或比例及调制精度。

发射机不同模式时的最低性能要求在表9.14～表9.16中给出。

表9.14　GSM移动发射机和GPRS移动发射机的最低性能指标

续　表

表9.15　TDMA移动发射机的最低性能指标

续　表

表9.16　AMPS移动发射机的最低性能指标

1.发射功率

多模发射机的方框图见图9.1。发射机链路的整体增益在45～55dB，这取决于I和Q数模转换器的输出大小与输出功率。功率放大器的功率增益通常在30 dB左右，驱动放大器的功率增益一般不太高，在8～10dB，且上变频器增益在5～10dB。除了驱动放大器和/或功率放大器的增益适当减少，1 900 MHz发射机有类似的增益分布，因为GSM发射机的最大输出功率比800 MHz频段时的低3 dB。

对于GSM系统、TDMA系统和AMPS系统，移动站的最大输出功率为30 dBm左右，即对于GSM系统为30～33 dBm，对于TDMA系统和AMPS系统为26～28 dBm。基站发出指令来逐步地控制多模发射机输出功率的变化。见表9.14～表9.16，控制范围分别为20dB（AMPS）和36dB（TDMA）。然而，实际中控制范围应该比36dB大10～12dB，以补偿发射机链路随温度、频率、工作模式、控制容差而出现的增益变化。

如图9.3所示的功率控制环路用于该发射机的所有模式，以控制发射机的输出功率在指定大小所允许的容差范围内。功率控制环路包含一个功率检测器、温度传感器、多路复用器、模数转换器、数字信号处理器和数模转换器。功率检测器的输出为电压，且与发射功率单调关联。然后模拟电压通过模数转换器转换为数字信号，并有一个受功率控制范围确定的动态范围。在这项应用中，一个8位的模数转换器足够涵盖该应用的控制范围、发射增益变化以及控制容差。数字信号处理器执行功率控制算法，该算法基于不同温度、频率和工作模式下获得的功率检测器数据。数字信号处理器的输出为数字控制的电压值，且它通过10位的数模转换器转换为模拟电压。功率控制环路恰当的功能范围通常为25 dB左右。当输出功率相对高的时候，反馈回路的控制精度良好，当输出功率低的时候，反馈回路将不会提供额外的精度。在发射功率的前25 dB时，发射功率一般可通过采用功率控制环路保持在±1.5 dB以内。可以计算出功率控制环路中发射功率的误差大小，并在表9.17中给出。

图9.3　发射功率控制

表9.17　对反馈控制发射功率的误差贡献

注：①功率控制反馈回路有效抑制误差
②功率控制反馈回路部分抑制误差

当输出功率低于特定大小时，通常不会采用反馈回路，因为反馈回路控制下发射功率的误差高，见表9.17。反馈回路断开时，功率大小取决于运行的模式和频段。例如，对于TDMA移动发射机，当运行在800 MHz和1 900 MHz时，功率分别等于或低于3 dBm和2 dBm，对于GSM发射机，对应的功率分别为5 dBm和6 dBm。在这些低输出功率领域，最好不使用反馈回路，且发射功率可基于功率控制查找表进行调整，该表是发射机调整和校准步骤的一部分，且保存在内存中以供数字信号处理器使用。

2.相邻信道功率和相间信道功率

频谱罩约束着GSM发射机所允许的发射频谱。该频谱罩限制了在±200 kHz和±400 kHz偏移频率处30 kHz以内的集成谱功率，主谱瓣内GSM发射功率的功率比分别等于或小于-30 dBc和-60 dBc。这些实际上是对GSM移动发射机的相邻信道功率和相间信道功率的要求。

相邻信道功率主要取决于距载波200 kHz偏移时GMSK调制高斯脉冲的谱功率密度、相位噪声和距本振频率相同偏移频率的合成器本振杂散量以及发射机链路的三阶非线性特性，尤其是功率放大器的三阶非线性特性。但相间信道功率主要由发射机链路的五阶非线性特性造成，而不是三阶。发射机主要模块对相邻信道功率和相间信道功率最大允许的贡献值在表9.18中给出。GSM情况下的相邻信道功率和相间信道功率是在30 kHz带宽处测量的。

表9.18　GSM移动发射机主要模块对相邻信道功率和相间信道功率的贡献

表9.18中总的相邻信道功率比假定所有的ak，j=0.5，同一表格中的整体相间信道功率比是从幂和中得到的。事实上，在GSM发射机设计中，相邻信道功率发射将不成问题，但相间信道（±400 kHz偏移处）功率发射或许在满足-60 dBc指标时相当严格。对相间信道功率发射的一个主要贡献归因于本振在距其中心频率±400 kHz偏移处的杂散，如果仅仅使用由接收机分析得到的值，杂散将会很高。GSM发射机需要一个超高频合成器本振，该本振的相位噪声和杂散大小要满足TDMA移动接收机的要求，尤其在±400 kHz处。当本振的杂散值由表9.18中所计算的-65 dBc减少到-78 dBc，则发射机在距载波±400 kHz偏移处的噪声和杂散散射的余量可以增加到2.5 dB。功率放大器非线性特性在该指标中是次要的。

在TDMA的情况下，功率放大器可能会主导发射中的相邻信道功率和相间信道功率，因为脉冲整形π/4DQPSK调制的波形具有大的振幅变化。TDMA发射机中的功率放大器需要工作在比GSM发射机中功率放大器更加线性的条件下。但是，TDMA发射机的最大输出功率比GSM发射机中发射的功率低2～5 dB。这意味着同样的功率放大器可运行在发射机的GSM或TDMA模式下，即使这两种模式对于功率放大器的线性度要求有显著不同。

由TDMA发射机每个模块的非线性特性和噪声造成的最大允许相邻信道功率或相间信道功率在表9.18中给出。这里的相邻信道功率和相间信道功率是在指定偏移频率处300 Hz带宽内测量而得。级联相邻信道功率和相间信道功率比中ak，j分别等于0.5和0，如GSM发射机情况一样。

表9.18和表9.19也对应最坏情况。发射机设计应该保证发射机链路中的每一模块都要比这两表中所给出的值有更低的散射。为实现这些目标，每个模块都要具有合适的线性度和噪声系数。

表9.19　TDMA移动发射机主要模块对相邻信道功率和相间信道功率的贡献

如果运行在TDMA模式下的800 MHz发射机能够满足所有的指标，AMPS发射机对于ACPR通常没有问题。AMPS发射机与TDMA发射机有相同的工作频段、30 kHz信道以及输出功率，但AMPS发射机的射频信号有着恒定的包络，即它对发射机链路施加不太严格的线性度。因此不必深入讨论有关AMPS发射机相邻信道功率和相间信道功率发射的设计。

3.接收机频段的噪声和杂散散射

在发射机宽带噪声和杂散散射的指标中，最难的通常是对应于接收机频段的散射要求。GSM发射机、TDMA发射机和AMPS发射机在接收机频段内的最低散射指标在表9.20中归纳出。

表9.20　发射机在接收机频段内的最低散射指标

表9.21　接收机频段噪声散射求值的例子

传统的GSM收发机或TDMA收发机中，或许会采用发射机/接收机切换器而不是使用双工器。如果其中有一个控制散射失当，则接收机频段的噪声和杂散散射会成为问题，尤其是接收机频段的参考时钟谐波杂散量。

4.突发上升和下降的瞬态谱

GSM移动发射机和TDMA移动发射机都运行在突发模式。在时域和频域中指定GSM移动发射机的突发上升和下降瞬态。对于GSM移动发射机，由于斜坡瞬态，距载波不同偏移频率处的最大功率大小限制如表9.22所示。

表9.22　因突发斜坡瞬态的最大功率大小限制

突发上升和下降的瞬态能够通过功率控制环路和控制电压Tx_control恰当地控制，见图9.2。传输信号的频谱等于TX_control信号与I/Q信号频谱的卷积。发射突发的右斜瞬态可通过设计以恰当的TX_control电压信号来实现。

5.残余幅度调制

GSM和AMPS发射波形应该有一个恒定包络。但是，I/Q失衡、载波馈通、TX_control控制数模转换器噪声、基带GMSK调制器和数模转换器噪声、功率放大器、AM-AM转换将造成幅度调制。对于GSM发射，残余调制应小于1 dB或12%，且在AMPS发射中等于或小于5%。

在GSM发射机中，最高的调幅通常存在于低输出功率时，这时功率控制环路的调幅抑制能力很弱。GSM发射中最坏情况下的残余幅度调制如表9.23所示。在总的残余幅度调制的计算中，首先相关项线性相加在一起，然后这部分的和与非相关项通过如下方式进行计算。

表9.23　GSM发射中最坏情况下的残余幅度调制

AMPS传输的残余幅度调制主要是由载波馈通、I/Q失衡和功率放大器AM-AM转换造成的。数模转换器的噪声贡献很小，因为它的信道带宽仅仅25 kHz左右。为满足小于5%的剩余幅度调制的要求，载波泄漏和I/Q失衡应该分别控制在低于-40 dBc和0.2 dB，且功率放大器的AM-AM转换需要小于0.25 dB。综合残余幅度调制大约等于

6.调制精度(www.daowen.com)

对于GSM、TDMA和AMPS发射信号，采用不同的方式测量调制精度。相位误差用于测量GMSK调制精度。误差矢量幅度和调制失真分别用于对TDMA系统与AMPS系统调制精度的测量。

GSM调制精度要求发射信号的相位误差均方根值和峰值相位误差分别等于或小于5°和20°。调制精度下降的主要因素为甚高频本振和超高频本振的信道带宽内相位噪声，基带的影响包括重构滤波器、调制近似、量化噪声，以及功率放大器AM-PM转换的非线性特性。假定发射机集成电路甚高频本振的集成相位噪声为-32 dBc，且带有压控振荡器的1 900 MHz超高频本振集成相位噪声为-27 dBc，由本振造成总的有效相位误差为

考虑到基带对于调制精度下降的贡献为1.4°，来自1 900 MHz功率放大器的AM-PM转换的误差大约为1°，且载波馈通为-35 dBc，则整体的有效相位误差为

1 900 MHz处GSM的GMSK调制通常差于800 MHz处GSM的GMSK调制，前者的峰值相位误差分区如表9.24所示。

表9.24　1 900 MHzGSM调制精度的峰值相位误差分区

TDMA发射机的调制精度采用误差矢量幅度进行测量，且规定它要等于或小于12.5%。假定集成甚高频本振和1 900 MHz超高频本振相位噪声分别为-32 dBc和-26 dBc，基带和数字信号处理器的贡献大约为3%，载波馈通为-35 dBc或更少，且功率放大器非线性特性使调制精度降低大约4%，则TDMA传输调制的有效误差矢量幅度的求值为

在TDMA发射机指标中定义了前10个符号的平均误差矢量幅度，且其应该等于或小于25%。表9.25给出了对于1 900 MHzTDMA发射机前10个符号的误差矢量幅度分区。

表9.25　1900MHz处TDMA发射机前10个符号的误差矢量幅度分区

800 MHz时TDMA的调制精度通常要比1 900 MHz时的好得多，这归因于超高频本振信道带宽内的相位噪声低。

AMPS发射的调制失真和噪声应该在5%以内。为满足该指标，I和Q振幅与相位的失衡分别需要小于0.2 dB和3°，且集成甚高频和超高频相位噪声应该分别低于-35 dBc和-30 dBc。功率放大器的非线性特性对调频失真有显著影响，且载波馈通可被调低到-40 dBc以下。这种情况下，总的调制失真大约为

对于失真的主要贡献为I和Q失衡及超高频本振信道带宽内的相位噪声。I和Q的失衡通常可校准到相当低。超高频合成器本振的锁相环环路带宽可设计为几个kHz那么窄，因为它的信道频率切换时间允许长到40ms。因此集成信道带宽内的相位噪声可被减少到-36 dBc。在减少锁相环环路带宽及I和Q信道信号失衡后，有可能使得调制失真低于4%。

7.无线电频率容差

在这三种系统中，GSM移动收发机的频率容差为±0.1 ppm，这是这些系统指标中最严苛的一个。对于800 MHz处的GSM，最小绝对频率误差大约为82 Hz，1 900 MHz处的为185 Hz。

假定自动频率控制环路中的数模转换器为10位，差分非线性为±0.6 LSB，调节电压为0.2～2.0V，每位的调节电压为

因此，参考时钟（温补压控振荡器）的最大调整斜率必须要小于18 ppm/V。

TDMA移动收发机和AMPS移动收发机的频率容差比GSM移动收发机要求的更宽松。基于GSM移动收发机频率容差要求的温补压控振荡器定义的指标也适用于TDMA移动收发机和AMPS移动收发机。