摘要: 正交调幅(QAM)和正交相移键控(QPSK)系统比比皆是。在正交方案中,两个独立的信号(“同相”和“正交”)通过单个载波传输,利用信号分量在90°处的正交性。蜂窝标准,如国际GSM标准、美国IS54、IS95和IS136标准以及日本小灵通,都需要某种形式的I/Q解调。QAM或QPSK的其他应用包括有线电视机顶盒转换器和混合光纤/同轴电缆视频传输。
正交调幅(QAM)和正交相移键控(QPSK)系统比比皆是。在正交方案中,两个独立的信号(“同相”和“正交”)通过单个载波传输,利用信号分量在90°处的正交性。蜂窝标准,如国际GSM标准、美国IS54、IS95和IS136标准以及日本小灵通,都需要某种形式的I/Q解调。QAM或QPSK的其他应用包括有线电视机顶盒转换器和混合光纤/同轴电缆视频传输。
QAM和QPSK中频信号的两种常见解调方案是正交(I/Q)解调和直接数字化。在正交解调中,一对在正交中驱动的混频器将中频解调到基带I和Q分量;然后通过一对a /D转换器将它们数字化。在直接数字化中,单个a /D转换器对中频进行采样,消除了下变频;然后对数字化中频进行数字化解调。
直接数字化可以通过少数无源元件和四个低成本ic实现:AD607中频子系统[详细信息请参见侧栏],为蜂窝r / o应用开发,AD876 10位,20 msps a /D转换器和两个AD8011运算放大器。该系统(图1)在4至6 mhz带宽范围内提供45 db无杂散动态范围(SFDR),适用于有线电视和混合光纤/同轴电缆等应用;它可以解调64 [8x8] QAM和256 [16x16] QAM,误码率低。
信号链:集成解决方案的关键组件是AD607中频子系统和AD876 A/D转换器,以及为应用量身定制的有源滤波器。
中频带的典型输入来自表面声波(SAW)滤波器,该滤波器确定系统带宽并滤除相邻通道。AD607的第一级使用一个40 mhz的本地振荡器(LO),将输入从45 mhz的第一中频降为5 mhz的第二中频。AD607混频器(MXOP)输出端的频谱包含所需的解调中频(f(in) - f(c))和图像频率(f(in) - f(c))。混频器的输出由一个三极,7 mhz,切比舍夫滤波器†被动低通滤波,包括一个馈入AD607放大器带的两极LC级,以及IFOP输出的单极RC级。
由于AD607的中频放大器的高增益和带宽,在AD876中需要一些滤波来限制噪声和防止混叠。切比雪夫的最后阶段,简单的RC段,将中频带的噪声带宽限制在约10 MHz。三阶巴特沃斯高通滤波器[U3和U4]进一步降低了低频噪声。U3的14 db交流增益放大来自AD607的±100 mv (-10 dBm) IFOP信号,使峰值信号跨越AD876的全输入范围。
AD876的输入是交流耦合的;该电平将信号转移到A/D的标称输入范围,避免了对单电源AD8011输出的净空的担忧。AD876的参考电压由一个简单的电阻网络产生,设定其输入范围的边界。R1和R2与AD876内部的250-欧姆电阻梯一起提供3.5安培;REFTF和REFBF的2.5 v参考电压。
40 mhz的本地振荡器频率减半,为AD876提供20 msps的采样时钟。输入过采样简化了数字处理器对输出的滤波。
变形分析:图2显示了假设输入范围为- 35dbm至- 55dbm的极值处测量到的输出光谱。为了预测互调失真(IMD)的水平,对系统进行了最小和最大预期信号电平的分析。为了简化分析,不包括低噪声放大器(LNA)的影响。然而,许多系统会在前端包括一个LNA以增加信噪比。
AD607的IMD是可预测的,并随着信号电平的增加而增加。AD607的三阶截距规格表明,在上述输入信号范围内,性能将保持可接受的线性。三阶乘积的振幅通常是最重要的;它们靠近输入信号频率,不能通过滤波去除。对于高达-27.5 dBm的信号,计算出的三阶互调积应保持至少比基波低45 dB。由于ad8011和AD876的无杂散动态范围通常大于60 dB,因此它们对总体噪声和失真的贡献不大。
该表总结了每个阶段的最大和最小信号电平的单个增益和累积电平。它可以用于分析增益分布对IMD和噪声的影响。
信号 | 混合机 | 混频器获得 | 低通 | IFamps | 低通 | 高通 | |
级增益(dB) | 马克斯 | 6 | 7.9 | 3 | 26.1 | 00 | 14 |
最小值 | 6 | 13 | 3 | 41 | 00 | 14 | |
累积增益(dB) | 马克斯 | 6 | -11.9 | -1.1 | 25 | 25 | 39 |
最小值 | 6 | 7 | 4 | 45 | 45 | 59 | |
级别(dBm) | -35年 | -41年 | -33.1 | -36.1 | -10年 | -10年 | 4 |
-55年 | -61年 | -48年 | -51年 | -10年 | -10年 | 4 |
绩效评估:通信系统使用专门的测试,如误码率(BER)和频谱分析(FFT)来提供接收机失真性能的优值。图2显示了AD876输出的8-k FFT,由45.02441和45.39056 MHz的双音输入(中频输出5.02441和5.39056 MHz)产生的最小和最大信号电平。所示为5.39056-MHz信号的谐波(编号,混叠),加上其他相关的杂散。可以看到整个系统的SFDR。所有的伪音至少比基本音低47db。主要的杂散成分是三阶和五阶IMD产品。
†切比雪夫滤波器引入的相位失真在没有某种形式的均衡的系统中可能是一个问题。
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