I/Q寬帶調(diào)制器簡(jiǎn)化射頻發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)

現(xiàn)代數(shù)字無(wú)線通信發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)給設(shè)備設(shè)計(jì)者們帶來(lái)了越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)吞吐量不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，使得所發(fā)射信號(hào)的調(diào)制密度和載波帶寬也隨之增加。在傳送相同有效值（rms）功率電平的信號(hào)時(shí)，要保持良好的相鄰信道功率比(ACPR)，就要使用互調(diào)失真更低且噪聲更小的器件。

為了維持調(diào)制載波的頻譜形狀，基帶、IF （中頻）和RF （射頻）帶寬在信道中傳輸時(shí)必須要保持平坦。當(dāng)射頻發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)需要在非常寬的 RF頻率范圍上工作時(shí)，整個(gè)信號(hào)鏈路的 RF 增益平坦度就成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。最大限度地減小信號(hào)鏈路增益隨頻率變化出現(xiàn)的波動(dòng)，可以減輕信號(hào)鏈路規(guī)劃和預(yù)算的負(fù)擔(dān)。

I/Q 調(diào)制器是現(xiàn)代數(shù)字無(wú)線通信發(fā)射機(jī)信號(hào)鏈路的關(guān)鍵器件。I/Q 調(diào)制器可將基帶信號(hào)搬移到要求的射頻位置上。它包含一個(gè)本地振蕩器(LO)輸入，該輸入分解成同相(I)和正交(Q)分量。這兩個(gè)信號(hào)分別與同相和正交基帶信號(hào)作為混頻器的輸入?；祛l器的輸出相加后生成 RF 或者 IF 頻段的調(diào)制載波。ADI 公司的 ADL5385I/Q 調(diào)制器包含這些基本的模塊(參見(jiàn)示意圖)，并且提供寬帶操作、高數(shù)據(jù)率以及出色的信號(hào)質(zhì)量，從而減輕設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)。

許多應(yīng)用使用兩級(jí)上變頻，這要求更多的器件、更高的成本和復(fù)雜性。ADL5385 采用 “一分為二”的有源本振分配器，克服了傳統(tǒng)的多相局限性。分配器可以實(shí)現(xiàn)寬達(dá)五個(gè) 8 倍頻程的調(diào)諧范圍(50 MHz～2.2 GHz)。LO 及其組件輸出至兩個(gè) D 觸發(fā)器。觸發(fā)器的輸出驅(qū)動(dòng)混頻器內(nèi)核。由于 LO 信號(hào)要一分為二，因此 LO 頻率必須是射頻輸出頻率的兩倍。LO的對(duì)稱(chēng)性也相當(dāng)重要，因?yàn)檫@直接影響邊帶抑制。

在單信道調(diào)制系統(tǒng)中，利用較高階次的調(diào)制技術(shù)或更寬的帶寬可以增加數(shù)據(jù)容量。其挑戰(zhàn)是在載波帶寬內(nèi)保持平坦增益，以確保增益波動(dòng)最小，從而避免預(yù)補(bǔ)償。ADL5385 在寬達(dá) 85MHz 的范圍內(nèi)可以保證 0.1dB 的基帶增益平坦度，在絕大多數(shù)應(yīng)用中不需要任何預(yù)補(bǔ)償。

誤差向量（EVM）可以用來(lái)衡量信號(hào)調(diào)制的質(zhì)量，它直接受到調(diào)制器內(nèi)正交和幅度誤差的影響。通過(guò)觀察單邊帶頻譜中的邊帶抑制程度可以測(cè)量出正交和幅度誤差的大小。在未經(jīng)補(bǔ)償時(shí)，ADL5385 I/Q調(diào)制器的邊帶抑制能力在 900MHz 低于-38dBc。一般來(lái)說(shuō)，這樣的邊帶抑制能力可以保證 EVM 能更容易地為大多數(shù)通信標(biāo)準(zhǔn)所接受。如果需要更高的性能，則可以調(diào)整基帶信號(hào)的相對(duì)增益和相位。

ADL5385 I/Q調(diào)制器的低失真特性，使之能達(dá)到很高的輸出功率電平，而對(duì)相鄰信道的泄漏最小。這樣，就允許射頻系統(tǒng)后續(xù)電路的增益可以降低。ADL5385 I/Q調(diào)制器特性加上其寬的調(diào)諧范圍，使得調(diào)制器不必經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)即可使用，從而大大降低設(shè)計(jì)與生產(chǎn)所需的時(shí)間與精力。