通讯体系规划的首要应战之一是怎么成功捕获高保真度信号。
为了防止强搅扰效应、信号失真和灵敏度下降，蜂窝通讯体系有必要满意蜂窝规范的严格要求，比方具有高动态规模、高输入线性度和低噪声的码分多址(CDMA)和宽带CDMA(W-CDMA)。
曩昔，一些实践性问题常导致彻底差分信号链的功用优势被单端信号链所掩盖，但跟着集成射频电路技能和高功用差分射频构建模块的不断开展，现在差分架构已能运用于高功用接收机规划中。本文将评论差分信号链在3G和4G无线运用中的功用和长处。
接收机信号链
图1是传统超外差接收机的拓扑结构，它很好地描绘了差分信号链相对单端信号链的优势。不论选用什么拓扑，咱们的方针便是将所需信号成功发送到ADC端进行数字转化。信号途径由以下几个射频模块组成：天线、滤波器、低噪声扩大器(LNA)、混频器、ADC驱动扩大器和ADC。
图1：接收机在不断开展，越来越多的接收机将运用差分元件。这个趋势开始于ADC，并将逐步向信号链上游移动。先进的集成射频电路技能和差分射频构建模块的扩大答应差分架构运用于高功用接收机规划。
LNA是天线之后的榜首个模块，用于扩大热噪声之上的信号。这级电路中的噪声十分重要，因为它将决议体系灵敏度，而扩大能够保证随后的混频器和扩大器不会添加显着的噪声。沿信号途径往后是带通滤波器，用于按捺带外信号，削减由其它电路级引起的失真和噪声。
跟从LNA之后，混频器频率转化感兴趣的信号，将高频射频信号下变频至频率更低、更易于办理的中频信号(IF)。ADC驱动扩大器和抗混滤波器(AAF)对即将数字化的信号进行预处理。驱动器供给增益，AAF按捺榜首奈奎斯特区外的信号，包括将会发送给ADC的噪声和带外杂散重量。在模拟信号途径结尾，由ADC完结基带信息的数字转化。
抱负状况下，只要感兴趣的信号(图1左面的蓝色图形)才会被传送到数字域。需求运用一个鲁棒体系来处理这个或许很小的方针信号，一起按捺或许较大的搅扰信号。鲁棒体系的规划，需求具有高灵敏度、输入线性、选择性和抗噪声功用。依据详细的运用和架构，功用指标或许有所改变，但在大多数通讯体系中，像失真、本底噪声和动态规模等都是一般要考虑的要素。输入三阶截取点(IP3)和1dB紧缩点(P1dB)有必要高。其它需求考虑的要素还包括低本钱、低功耗和小尺度。
差分优势
图2比较了单端信号和差分信号之间的根本差异。这儿运用了一个通用增益模块，但相同的概念可运用于信号链中的混频器和其它器材。在比较单端和差分信号时，要将体系级功用评价规范牢记在心，以完成杰出的整体接收机规划。
图2：差分信号固有的抵消优势可反抗噪声和搅扰，一起供给偶次谐波的抵消效果。
依据界说，单端信号是一种不平衡信号，经过感兴趣信号与固定参阅点之间的差值来进行衡量。这个参阅点一般是地，用作信号的回来途径。假如有差错源被引进信号途径，就会发生问题。因为地参阅是不受注入差错的影响，因而差错将经过信号向前传送。假如不运用极度杂乱的抵消技能，在单端装备中引进的任何信号改变都很难消除。因而，单端信号很简略受噪声和电磁耦合搅扰的影响。
另一方面，差分信号由成对的平衡信号组成，这些信号以参阅点中心，起伏相同，相位相反。正和负平衡信号之间的差值对应于复合差分信号。假如差错被引进差分体系途径，它将以相同的起伏一起添加到两个平衡信号上。因为回来途径并不是一个固定的参阅点，差错将在差分信号中抵消。因而差分信号链不易受噪声和搅扰的影响。这种固有的差错抵消功用还能够供给更好的共模按捺比(CMRR)和电源按捺比(PSSR)。
差分信号链还有一个单端信号链不具备的优势，即在相同电源电压下复合信号摆幅能够到达单端摆幅的两倍，然后添加了信噪比。换句话说，在相同电源电压下添加了扩大器余量，下降了失真；或许能够用更低的电源电压供给相同的信号摆幅，然后下降功耗。
图2显现了差分体系中固有的偶次谐波抵消。非线性器材，如本例中的单端和差分扩大器，能够用给定正弦输入信号时的幂级数扩展传递函数来描绘。在单端计划中，输出的每个倍频重量都有一个常数，包括偶次和奇次频率。在差分模块中，偶次非线性在复合输出呼应中被抵消。尽管实践器材不能完成完美的抵消功用，但它们的确能够因偶次谐波下降而获益。
图3显现了针对驱动高速8位至16位ADC而优化的超低失真、低噪声差分扩大器的谐波失真状况。图中显现了ADC器材被装备为单端和差分拓扑时的二次和三次谐波。尽管单端形式下的失真十分低，100MHz时的HD2值为82dBc，但选用差分操作时的偶次功用更好，在相同频率点HD2值低于100dBc。因而在相同电源轨条件下，选用差分拓扑的整个信号链的P1dB和IP3有望进步约6dB。
图3：尽管单端形式中的失真功用很低，但差分操作对偶次功用来说的确有显着的优点。在相同电源轨条件下，差分拓扑的输出１dB紧缩点和IP3有望进步约６dB。
差分信号链
跟着接收机的开展，差分元器材得到了越来越广泛的运用，它们能供给更高的功用等级。这种演进开始始于ADC，并逐步向信号链上游开展。
曩昔，信号运用问题和有限的差分射频构建模块导致人们只选用单端或部分差分信号链。部分差分信号链的一个比如是省去了差分ADC驱动器，代之以单端器材和扩大器来驱动ADC。尽管这是一种简略的解决计划，但对功用的不断寻求要求更多的上游电路选用差分拓扑。除了耗费更多的功耗外，单端驱动扩大器一般具有更差的偶次失真、CMR和PSR。
如图1所示，接收机常用的架构是单端射频输入和差分输出。单端和差分操作之间的分界线好像在混频器那儿，像LNA等射频元件仍是单端元件。大多数SAW滤波器和混频器内核是固有的差分电路，但依据运用意图被转化成了单端方法。
多年来，双平衡混频器拓扑因为其高线性度而广泛用于蜂窝设备。惋惜的是，用于将信号耦合至混频内核的传统变压器网络占用了相当大的电路板面积，给规划添加了很大的本钱。较新的射频元件，如ADL535x混频器系列，集成了巴伦和变压器，并供给带单端射频输入和差分中频输出的简略易用射频模块。
图4标明一切三个混频器端口内部全部是差分结构。为了便利效果，射频和本振端口运用变压器衔接到外部，因而答应单端接口。相比之下，中频输出端口包括一个具有200Ω输出阻抗的驱动扩大器，并选用差分方法以便利与差分SAW滤波器衔接。本振和射频巴伦的集成约束了混频器的作业频率，因而要求运用专门作业在蜂窝频率规模的器材系列。
图4：集成射频电路技能的最新开展答应规划师便利地运用具有单端射频输入至差分中频输出的混频器。一切三个内部混频器端口都能够充分发挥差分优势，一起更便利地与外部国际相连。
