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无线电接收发射技术详解

作者:时间:2012-06-14来源:网络收藏

  另一个重要参数是变换增益(或变换损耗)。变换增益是判断混频器配置为有源架构或无源架构的重要依据。无源混频器不包含放大信号的元件,存在插入损耗(称为变换损耗);而有源混频器包含有源器件,能够提供变换增益。

  可以采用两种配置实现有源混频器:基于平衡(吉尔伯特单元)架构设计的集成混频器,或结合IF放大级的无源混频器,提供增益而非损耗。由于集成混频器具有放大能力,不需要额外的IF放大级补偿插入损耗。

  式2.(式2)

  变换增益(或损耗)用对数表示,单位为dB,如式2所示,是频率的函数,定义在混频器的整个工作频率范围内。为了保证最佳性能,变换增益/损耗的变化应该在规定频率范围内尽可能小。

  由于无线基站通常工作在温度波动的环境下,应该给出整个工作温度范围内变换增益/损耗的规格,而且要求变化量尽可能小。由于正常工作条件下,较小的温度变化范围对设计裕量的要求也较小,而设计裕量对于系统规划非常有用,因此,温度范围在设计中是非常重要的因素。

  混频器在大信号下的特性利用一个称为“1dB压缩点” (该指标也称为压缩点(IP1dB))的混频器参数以及2阶、3阶交调截点(IP2和IP3)表示。根据式3所示线性表达式,IP1dB压缩点用于预测混频器增益降低1dB时对应的输入功率:

  POUT = G × PIN(式3)

  当两个频率几乎相同的大信号作用到混频器的输入时,混频器应该也能够转换微弱信号。该性能通常用3阶交调截点(IP3)表示,该参数与噪声系数一起表示混频器的动态范围。IP3较大说明混频器的线性度较高。混频器数据资料还应提供混频器的输入、输出交调截点,利用式4,可以根据IIP3 (输入交调截点)计算OIP3 (输出交调截点),反之亦然:

  OIP3 = IIP3 + G(式4)

  式中,OIP3是混频器的输出交调截点,IIP3是输入交调截点,G为变换损耗或增益。由此,对于无源混频器,混频器的变换损耗降低了OIP3。为了达到机要求的总体噪声系数,应该在RF或IF增益级对插入损耗进行补偿(噪声系数是在设计机时必须考虑的另一参数)。

  无源混频器与有源混频器

  无源混频器的主要优势在于它们也可以用作上变频器。换句话说,其输入信号可以转换到更高频率。上变频器通常用于链路,它将IF信号变换到最终的频率。因为无源混频器既可用于链路,亦可用于接收链路,只需订购一款器件或保留一款器件的库存。

  “直接下变频接收机”将输入信号直接下变频至基带,无需IF信号。对于这种接收机,混频器的数据资料应该规定另一重要参数,即端口间隔离度。该参数用于衡量LO信号和混频器输入信号之间的隔离度。如果端口间隔离度不足,LO将与其自身信号混频,从而在混频器输出产生一个直流失调,进而降低接收机性能。

  由于混频器对频率进行变换,它将产生新的频率分量(称为混频器杂散分量)。应该对杂散分量进行全面分析,特别是(2RF - 2LO)、(3RF - 3LO)和更高阶频谱分量,它们与IF频率相吻合,直接影响接收机性能。这种现象通常在混频器数据资料中用2x2和3x3指标表示。

  除这些参数外,还必须考虑集成度。将混频器内核与LO放大器、非平衡变压器和LO开关集成在一起对于一些应用非常有益。

五、为无线基站选择高线性度混频器

  通用PCB接收机布板提高设计灵活性

  目前,针对不同频率范围采用同一电路板布局可有效减轻开发工作的负荷。只需改动少数关键元件,即可将900MHz GSM接收机系统设计用于1800MHz GSM系统。

  引脚兼容的混频器系列产品非常适合采用同一通用PCB布局支持多频段无线架构的应用。最终目标是开发一个电路布局用于多种标准的无线基站,支持GSM、UMTS、WiMAX™和LTE应用。

  例如,接收链路中,类似于MAX2029的无源混频器可以对接收信号进行下变频,而同样的混频器可以在发送链路对IF信号进行上变频,将其转换到最终发射频率。图2所示电路中集成了所有外部元件:LO缓冲放大器、非平衡变压器和LO开关。

  图2. 无源混频器框图

  图2. 无源混频器框图

  作为下变频器,MAX2029可提供36.5dBm的IIP3、27dBm的IP1dB、6.5dB的变换损耗以及6.7dB的噪声系数。由于MAX2029的SiGe处理工艺大大提高了器件性能,非常适合要求超高线性度和低噪声系数的基站应用。

  2RF - 2LO抑制(-10dBm RF输入信号时为72dBc)有助于降低中心频率附近谐波分量的滤波要求,从而简化滤波器设计,提高性价比。MAX2029扩展了815MHz至1000MHz的低端频率范围。作为引脚兼容的混频器系列(包括MAX2039和MAX2041)产品的一员,MAX2029允许接收机采用同一PCB布局支持不同频率范围、不同通信标准的设计。

  有源混频器既可采用平衡式(吉尔伯特单元)设计,亦可采用无源混频器与IF放大器相组合的形式。例如,MAX9986即采用了第二种配置。较低的噪声系数允许混频器之前采用很低的RF增益,有助于改善接收机的线性度。另一方面,如果为了降低串联噪声系数而增大混频器前级的增益时,混频器必须具备足够高的线性度,以保证接收机的整体线性度指标。

  正确选择混频器

  从互联网搜索混频器时,很难筛选出不同混频器的全部指标列表,需要做出优化选择。幸运的是,我们提供基于web的参数搜索工具,帮助您完成这项工作。设计工程师可利用参数搜索工具快速找到最合适的IC。在一个网页即可显示所有检索要求,列出筛选结果和相关型号。更改任何检索条件都将立即刷新型号列表。检索功能包括:单击筛选框、滑动条筛选控制、多级筛选及其它多项提示工具。提供了一种最便捷的型号查找途径。

  图3所示的搜索结果列出了具有10dB增益、专为基站设计的有源混频器。推荐型号为MAX9986。点击型号链接,即可直接进入该器件的快速浏览网页,找到相关的数据资料、应用笔记及其它更多信息。

  图3. 该web工具能够列出符合筛选条件的产品—在用户做出决定之前!

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  利用Maxim的web工具进行参数搜索,能够得到符合一组筛选条件的产品型号—在用户做出决定之前。“智能”搜索算法只显示符合规格要求的器件。用户不能选择排除所有型号。该参数搜索工具采用最新版的Web 2.0,无需在用户系统上安装任何插件。

六、方波发生器电路图

  组成的问路改为两个二极管(VDl)和VD2)和电阻(R1和RPl)构成的网络.使电容器Cl的充放电时间常数不等,达到

  改变占空比的目的。它是利用电容两端电压Uc1即运算放大器Al的②脚与@脚相比较,由此决定输出电压u。的极性是¨正还是负。u的极性又决定通过电容C1的电流是充电(使Uc增加).还是放电(使u c,减少);而uc1的大小再次决定Un的极性。如此不断反复,产生了方波。

  


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