基于MAX4454的I/Q發(fā)生器測試RF正交調(diào)制器

在評估正交調(diào)制器時，在基帶輸入端應(yīng)用兩個正交正弦波以驗(yàn)證調(diào)制器精度非常有用。載波抑制、邊帶抑制、增益控制范圍和頻帶上的增益平坦度等參數(shù)都可以使用正交音和檢查RF輸出頻譜進(jìn)行量化。此外，完整的變送器可以高效調(diào)試，而無需復(fù)雜的調(diào)制實(shí)驗(yàn)室發(fā)生器。一旦系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試和運(yùn)行驗(yàn)證，就可以使用更高端的設(shè)備和測試對其進(jìn)行進(jìn)一步評估。

要 測試 具有 同相 和 正交 （I/ Q） 輸入 的 系統(tǒng)， 需要 兩個 相位 偏移 正好 為 90° 的 音調(diào) 或 “正弦-余弦” 排列。雖然通過連接兩個實(shí)驗(yàn)室生成器（通過外部參考等）可以獲得一些適度的成功，但這項(xiàng)任務(wù)可能會令人沮喪，在某些情況下是不可能的。

圖1所示是生成正余弦對的實(shí)用方法。這種方法采用電阻電容（RC）電橋，并用單個正弦波驅(qū)動它。產(chǎn)生的兩個信號（正弦和余弦）饋送到獨(dú)立的單位增益運(yùn)算放大器（單個MAX4454）進(jìn)行緩沖，并通過50Ω端口訪問。原始的正弦波可以由一個廉價的函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生，整個解決方案可以在一個下午使用常用組件從頭開始構(gòu)建。MAX4454具有出色的特性：200MHz GBW （增益帶寬）、低噪聲、超低IMD （互調(diào)失真）和單位增益穩(wěn)定。

圖1.

實(shí)現(xiàn)：選擇網(wǎng)橋組件

RC低通部分在-45dB截止時提供-3°相位滯后，而RC高通提供+45°超前。因此，如果選擇相同的R和C，電橋?qū)⑻峁┚_的90°相移輸出，每個輸出比輸入正弦波低3dB。當(dāng)然，電路與頻率密切相關(guān)，電橋元件必須盡可能緊密匹配，否則輸出音調(diào)將不匹配。還必須選擇適當(dāng)?shù)闹?，以便為要測試的無線電產(chǎn)生適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)折頻率。要設(shè)計(jì)橋，請使用以下公式：

F角落= 1/2πRC

首先確定無線電的最佳基帶輸入頻率（通常是傳輸 I/Q 帶寬的中間）。然后選擇高于100pF的電容，這樣電路板寄生效應(yīng)就不會主導(dǎo)電橋平衡。一旦確定了這些變量，只需求解電阻值即可。注意，MAX4454為視頻運(yùn)算放大器，具有令人印象深刻的驅(qū)動能力（即數(shù)V）。P-P在 100MHz 時進(jìn)入 50Ω！因此，R值的唯一（建議）限制是將其保持在~100Ω以上，以最小化放大器失真。

表1

給出了兩個實(shí)際建造并用于成功測試無線電的網(wǎng)橋示例。

表 1.橋梁組件

在實(shí)現(xiàn)實(shí)際電路時，要記住的最關(guān)鍵事項(xiàng)是：

電橋必須平衡。不僅要測量每個電阻，每個電容取自“已知值”批次，而且所有信號走線（或?qū)Ь€）必須盡可能接近相同的長度。如果忽略了這個區(qū)域，整個電路的完整性就會受到威脅。下圖（圖2）顯示了為408kHz轉(zhuǎn)折頻率構(gòu)建的單元。注意等距SMA連接器及其與電橋和運(yùn)算放大器的相對位置。

圖2.

性能驗(yàn)證

表1第1行所示的電路值最初是為了產(chǎn)生408.09kHz的正余弦輸出而選擇的。原型使用圖3所示的設(shè)置進(jìn)行組裝和測試。

圖3.

I/Q發(fā)生器的相位和幅度平衡通過實(shí)驗(yàn)室發(fā)生器的上變頻進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)室發(fā)生器的內(nèi)部正交調(diào)制器提供-65dBc邊帶（鏡像）抑制，這對于大多數(shù)系統(tǒng)來說被認(rèn)為是極好的。因此，在其輸出端觀察到的任何不平衡都將是由于被測I/Q發(fā)生器電路造成的。

在使用頻譜分析儀監(jiān)測產(chǎn)生的RF信號時，調(diào)整輸入頻率，直到載波和邊帶抑制達(dá)到最佳。這就是確切的 F角落的橋梁被確定。在408.65kHz時，最大邊帶抑制為-46dBc。值得注意的是，由于我們在I和Q輸出端使用阻斷電容，因此測試電路不會向調(diào)制器貢獻(xiàn)直流失調(diào)，因此不會降低載波抑制性能。

審核編輯：郭婷