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在IQ调制器的输出端提供固定功率增益

作者: 时间:2013-01-21 来源:网络 收藏

在IQ调制器的输出端提供固定功率增益

图5还显示了I和Q输入端未通过100 Ω电阻端接时电路的传递函数。由于得到的DAC电压驱动电平增加一倍(最大2 V p-p),因此得到的输出功率相对于同样的DAC驱动电平增加了6 dB。

虽然在没有I和Q端接电阻的情况下电路也可以运行,但这确实为通常放置在DAC和之间的滤波器带来了一些问题。由于该滤波器一般两端都会端接,因此最好在的I和Q输入端之间放置一些电阻(这些输入端的未端接输入电阻值约为60 kΩ)。可利用100 Ω至1000 Ω范围内的电阻值来提高得到的DAC电压驱动电平和对应的输出功率。但是,设计DAC和之间的滤波器时要小心谨慎,确保其支持不同的源阻抗和负载阻抗。

如上所述,从图4和图5中可以看出,采用1 V p-p正弦波(0 dBFS)信号时输出功率约为13 dBm(I和Q输入端通过100 Ω电阻端接)。实际上,DAC驱动电平必须略低于0 dBFS,以减少失真(通常为1 dB至2 dB)。除此之外,均方根驱动电平也应该降低一些,具体幅度等于载波调制的峰均比。峰值包络功率(PEP)与均方根功率之比通常在5 dB(对于类似于QPSK的调制方案,在调制为恒定包络的特殊情况下则为0 dB)至10 dB(对于更高阶的QAM调制方案)范围内。参见图6,这表明0 dBm至10 dBm范围内的输出功率水平是可行的。

单载波宽带码分多址(WCDMA)信号的邻道功率比(ACPR)已成为评估电路系统级失真(也就是相对于仅依靠IP3和IMD电平的评估)的主流指标。图6显示了测得的电路ACPR与输出功率水平之间的关系。在采用WCDMA信号的情况下,ACPR定义为载波(带宽为3.84 MHz)中的功率与邻道(通道间隔为5 MHz)中的功率之比,同样也是在3.84 MHz带宽条件下测量。该曲线还显示了同类测量的相间通道功率比,但是载波偏移为10 MHz。

在IQ调制器的输出端提供固定功率增益

本例中,信号的PEP与均方根之比约为10 dB(WCDMA信号的峰均比视载波的配置及加载方式而定)。根据该曲线和所需的ACPR级别,在0 dBm至10 dBm范围内选择一个输出功率水平。功率水平低于0 dBm时,ACPR开始取决于电路逐渐降低的信噪比。

常见变化

ADL5320驱动器放大器的额定工作范围是400 MHz至2.7 GHz。这样很方便地涵盖了ADL5375 IQ调制器额定频率范围的较低部分。在2.3 GHz至4 GHz的频率范围内工作时,推荐使用ADL5321驱动器放大器。ADL5320和ADL5321都必须调谐至各自的工作频率范围内。这两款器件的数据手册都包含一些表格,其中提供了针对常用工作频率进行元件调谐的推荐值。

也可以使用ADL5601或ADL5602等内部匹配的宽带模块来在IQ调制器的提供。然而,由于这类器件的OIP3较低(相对于ADL5320和ADL5321而言),因此它们往往决定电路的总体IP3并使其降低。

许多窄带IQ调制器都可在其工作频率范围内提供更高的性能。例如,ADL5370/ADL5371/ADL5372/ADL5373/ADL5374。与ADL5375相比,这些窄带器件可提供更高的和OIP3。与ADL5320及ADL5321驱动器放大器搭配使用时,最终结果就是总输出功率更高,而复合OIP3相似。

ADRF6701/ADRF6702/ADRF6703/ADRF6704系列窄带IQ调制器集成锁相环(PLL)和压控振荡器(VCO)。这些器件的性能与ADL5370/ ADL5371/ ADL5372/ ADL5373/ ADL5374系列相似,但集成度更高。

有许多选项可用于驱动IQ调制器的I和Q输入端。AD9125和AD9122均为16位双通道DAC,工作速率分别是1 GSPS和1.2 GSPS。这些器件可用于生成基带频谱(以0 Hz为中心)或复数中频频谱(通常在100 MHz至200 MHz范围内)。

电路评估与测试

该电路使用包含ADL5320驱动器放大器的ADL5375评估板(ADL5375-05-EVALZ)来实现。此电路板可配置为提供IQ调制器输出信号,或者复合调制器和放大器信号。此电路板的默认配置是调制器和放大器复合输出,并且放大器调谐为在1800 MHz至2200 MHz范围内工作。如上所述,ADL5320数据册提供了为支持其它频率进行电容调谐的值和布放位置。

设备要求

需要以下设备:

. The ADL5375 evaluation board ( ADL5375-05-EVALZ)

. ADL5375评估板(ADL5375-05-EVALZ)

. Two RF signal generators: Agilent 8648C or equivalent operating at 25 MHz and 26 MHz

. 两个RF信号发生器:Agilent 8648C或等效器件,工作频率为25 MHz和26 MHz

. A RF signal generator: Agilent 8648C or equivalent operating at approximately 2 GHz

. 一个RF信号发生器:Agilent 8648C或等效器件,工作频率约为2 GHz

. A RF spectrum analyzer: Rohde Schwarz FSIQ, Rohde Schwarz FSQ, Agilent PSA, or equivalent

. 一个RF频谱分析仪:Rohde Schwarz FSIQ、Rohde Schwarz FSQ、Agilent PSA或等效器件

. A ZFSC-2-2-S+ 180° power splitter/combiner, Mini-Circuits

. 一个ZFSC-2-2-S+ 180°功率分路器/合成器,Mini-Circuits

. A ZMSCQ-2-50+ 90° power splitter, Mini-Circuits

. 一个ZMSCQ-2-50+ 90°功率分路器,Mini-Circuits

. Two ADT2-1T 1:2 baluns, Mini-Circuits

. 两个ADT2-1T 1:2巴伦,Mini-Circuits

. Four ZFBT-6GW-FT+ bias tees, Mini-Circuits

. 四个ZFBT-6GW-FT+偏置器,Mini-Circuits

设置与测试

图7显示了用于IP3测试和功率扫描测试的测试设置。两个工作频率分别为25 MHz和26 MHz的RF信号发生器产生的信号通过一个具有良好输入间隔离的180°分相器/合相器以无源方式合并。接着,该双音信号被施加到一个90°分相器,该分相器的额定工作频率范围是25 MHz至50 MHz。然后,这些分相器输出再施加到两个1:2变压器,从而产生差分输出信号(分相器的0°输出应该传送到IQ调制器的IP和IN输入端)。这些差分信号再施加到四个偏置器,从而偏置为0.5 V。该网络由两个100 Ω电阻端接(ADL5375评估板上提供用于这些电阻的焊盘)。

ADL5375的本振(LO)由第三个信号发生器提供,产生0 dBm。最终输出频率等于输入RF信号频率与LO频率之差。因此,如果双音信号的频率为25 MHz和26 MHz,而LO的频率为2150 MHz,则输出频谱会出现在2124 MHz和2125 MHz。

也可以使用包含ADL5375 IQ调制器的AD9122双通道DAC评估板(AD9122-M5375-EBZ)来实现本电路。这种情况下,应将ADL5375 IQ调制器的连接到独立的ADL5320评估板(ADL5320-EVALZ)。这种方法的好处是DAC可以生成适当偏置的差分信号,而无需偏置器、分相器和变压器。

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