從星座圖上觀察零中頻惡化的來源

零中頻架構(gòu)在當(dāng)下的設(shè)計(jì)中應(yīng)用的越來越多，零中頻架構(gòu)是將基帶直接變?yōu)?a target="_blank">射頻，與超外差方案相比，減小了中頻和本振射頻電路、中頻濾波器等的使用，因此零中頻架構(gòu)收發(fā)信機(jī)具有體積小、功耗低、便于集成等優(yōu)點(diǎn)。

零中頻架構(gòu)的方案也有很多大家熟知的缺點(diǎn)。直流偏移，本振泄露，相位不平衡，幅度不平衡帶來的指標(biāo)惡化。

今天從星座圖上來觀察零中頻惡化的來源。

1.直流偏移

流偏移主要由本振泄漏、電路干擾引起。直流偏移會(huì)疊加在基帶信號(hào)中，對(duì)基帶造成干擾，同時(shí)直流偏移可能會(huì)導(dǎo)致電路飽和，無法放大。下面給出了直流偏移存在對(duì)電路影響的數(shù)學(xué)分析。

正交的基帶信號(hào)I、Q可用式表示。

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零中頻正交頻率源可用式

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給出了零中頻混頻輸出的射頻表達(dá)式。

由上式可以看出：

其中1/2cos(ω+ωc)t+AB/2cos(ωt+ωct+ψ+θ)是想要的上邊帶，1/2cos(ωc-ω)t-AB/2cos(-ωt+ωct+ψ-θ)是泄漏的下邊帶，即鏡頻。EBsin(ωc+ψ)是載波泄漏，由式可以得出載波泄漏是由直流偏移引起的。

直流偏移在星座圖上是怎么樣的？

上圖是沒有直流偏移的星座圖。

直流偏移了10%的星座圖。從圖上可以看出星座圖整體發(fā)生位移。

從實(shí)際發(fā)生偏移的圖中也可以看出，星座圖并沒有發(fā)散，僅是位置發(fā)生整體偏移，那么處理直流偏移的辦法也就相對(duì)簡(jiǎn)單，把偏移的量給補(bǔ)回去，就可以糾正直流偏移。

2.幅度不平衡

從上述公式可以看出，幅度不平衡導(dǎo)致的是鏡像頻率的產(chǎn)生，因?yàn)榱阒蓄l的鏡像與主信號(hào)重疊，看上圖就是頻譜擴(kuò)展。

看一下幅度不平衡引起的星座圖偏差是怎么樣的

從圖上可以看出幅度不平衡導(dǎo)致星座圖收縮，并發(fā)生了一定程度的星座圖擴(kuò)散。

幅度不平衡來源：

I/Q鏈路的混頻器的增益以及DAC的不對(duì)稱（無法完全一樣）；

DAC與調(diào)制器直接的低通濾波器無法做成完全一樣（包括無源電容電感以及走線）

幅度不平衡的處理不像直流偏移那么簡(jiǎn)單，需要對(duì)IQ的信號(hào)做幅度補(bǔ)償并校準(zhǔn)。

3.相位不平衡

從公式可以看出，相位不平衡導(dǎo)致的結(jié)果與幅度不平衡的結(jié)果類似。都是頻譜擴(kuò)展，那么星座圖相同嗎？

上圖是相位不平衡顯示的星座圖，可以看出星座圖發(fā)生了旋轉(zhuǎn)。

相位不平衡來源：

調(diào)制器內(nèi)部的90°移相器

I/Q 走線

相位不平衡主要是由延時(shí)導(dǎo)致的，所以解決辦法就是對(duì)IQ信號(hào)進(jìn)行延時(shí)處理。

總結(jié)

零中頻的各種缺陷最終導(dǎo)致的問題都是EVM惡化，星座圖偏移。看懂星座圖的偏移方式可以幫助我們更好的定位問題，分析問題。

審核編輯：湯梓紅