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                IQ正交@ 調制器基礎知識和測試詳解

                發布時間:2021-05-26 責任編輯:lina

                【導讀】近幾年來,移動♀通信在我國得到了迅速的發展和普及,無線通信的發射機與接收ω機技術也得到迅猛發◣展。射頻發射機的主要功能是實現基帶信號調制、上變▆頻和功率放大。與接收機的結構相比,發射機的結∞構相對比較簡單。
                 
                1. 概述
                近幾年來,移動通信在我國得到了迅速的發展和普及,無線通信的發射機與接收機技術也得到迅猛發展。射頻發射機的主要功能是實現基帶信號調制、上變雷電狠狠頻和功率放大。與接收機的結構相比,發射機的結構相足有無數對比較簡單。通常有:
                 
                · 直︻接上變頻(又稱:零中頻ω 調制)
                · 間接上變頻(又稱:兩級 恩變頻或超外差式)
                · 數字中頻發射機
                 
                標準的IQ正交調制電路的結構非常簡單,它分為IQ 基帶發◆生器和IQ 混頻器兩大部分。不管是調幅,調頻或是調相信號,只需要通過改變不同的※IQ 基帶信號就可以實現。而IQ 調︾制器的作用是將基帶IQ 信號搬移到載波上。正交調〗制器通常能實現較高的相位精度與幅度 寒冰決平衡,非常適合於通信系統中的直接上變頻(零中頻調就是想看看傳聞是不是真制」),因此廣泛用於直接上變頻發射機,例如蜂窩目光冰冷移動通信、WLAN、UWB超通信系統、藍牙、GPS 等系統中,是現代無線通信系統∑ 中的關鍵元件。
                 
                下圖1所示是正交調制器的框圖,如果用於直接上變頻發射機,省去了第二█本振,中頻濾波器和混頻器,使發射機系統結構簡化,從而降低了成本、體積△和功耗。
                 
                IQ正交調制∮器基礎知識和測試詳解
                圖1. 正交調制器原理框圖
                 
                正交調制器的固有缺點在於本振泄漏和邊帶抑↓制(本振泄漏主要是由IQ信號的直流 所有人都默然偏置,IQ差分信號的不平衡性以及本振和射頻的隔離指標差等因那毀天篇之中應該有攻擊劍訣吧素造成的)。理想情〓況下,正交調制器只是完成基帶頻譜的【搬移和疊加,不會造成信號的帶外∩頻譜增生或是產生帶內失真。正交調制器會不可避免的存在非理想因素,使得輸出信號產生各種失真,影響通信質∴量,所以正交◢調制器的射頻性能需要進行全無論是狂風雷霆方面的測試。
                 
                測試IQ調制器的鏡像抑制一般采用單邊帶CW信號,輸入的I信號:sinω0t,Q信號:cos?ω0t與正交本振混頻以後可得調制信號s(t),其中ω0一般為消失了掃頻信號,從DC附近開始到幾十或幾百兆:
                 
                  s(t)=sinω0t?cosωct-cosω0t? sinωc t
                     =sin?(ωc-ω0 )t
                 
                如果IQ調制器完√全理想,只會在(ωc-ω0)處產生一個單邊帶信號(單邊帶CW信號),但是由於調制器的不理想性,也會在(ωc+ω0)處產生一個鏡像信號。與此※同時在本振頻率ωc位置也會有一個信♂號,稱為本振泄漏。本振和鏡像信號的抑制度是IQ調制器的重要指標。圖2是一個典型的IQ調制器的單邊帶CW輸出結果,載波為10G,IQ信號為30MHz,測試得■到鏡像信號的抑制度為42dB。此時采用任意波形發生器產生兩路30MHz的sin和cos信號,分別提龍王冠供給IQ調制器作為基帶輸入,也可以使用帶有雙源選件的矢網的兩個通道輸出相位差恒定為90度的CW連續波,用矢網的另一個好處就是,可以實現沒有一點掃頻模式下的本振和鏡像抑制度的測試。
                 
                IQ正交調制→器基礎知識和測試詳解
                圖2. 頻譜儀測試矢量信號源的IQ調制鏡像抑制度
                 
                2. 測試任務
                 
                本文采用的正交調制器待測件是來自ANALOG DEVICES的ADL5371,它的工作頻率範圍:500 MHz~1.5 GHz。下圖3所示,該器件I+,I-,Q+,Q-端口分別為IQ雙路差分◎基帶輸入,LO為單端本振輸入(LOIN接匹配負載)。基帶輸入需要500mV的々偏置電壓。射頻輸出VOUT為單端50Ω。
                 
                IQ正交調制器基礎知識←和測試詳解
                圖3. 正交調制器ADL5371 pin(左)和ADL5371的評估板
                 
                測試時,ADL5371的評估板需要輸入0dBm、900MHz的單端本振。IQ雙路㊣ 差分基帶輸入的正弦波的峰峰值為1.4V,頻率為1MHz,並且帶有500mV的偏置電壓。
                 
                測試項目包∞括:輸出功率;輸出1dB壓縮點;載波饋通;邊帶抑制;正交相位誤差;IQ幅度不肯定是上古平衡性;二次、三次諧波抑制;TOI;基帶到射☉頻幅頻響應。
                 
                3. 測試平臺
                 
                測試平臺的核心是矢量信號源和信號與頻譜分析儀■,如下圖所示。還包括直流電源和萬用表(電壓測量)。ADL5371安裝在評估板Q MOD上。矢量信號源通常配ㄨ備了差分IQ輸出,可以※將基帶IQ以差分信號的形式從後面板的四個BNC接頭輸出。
                 
                 IQ正交調制器基礎知識和測試詳Ψ 解
                圖4. 正交調制器測試平臺
                 
                4. 測試結果
                 
                4.1 信號源基本設置▓
                 
                4.2~4.4的測試項目中〇信號源設置如下圖所示,基帶產生1MHz的正弦波,基帶IQ輸出采用差分模式,輸鄭云峰擊傷了兩名妖仙出電壓峰值為0.7V,IQ端口偏置電壓500mV。
                 
                 IQ正交一道冰封調制器基礎知識和測試詳解
                圖5. 信號源SMU200A基本設置
                 
                4.2 輸出功率
                 
                從圖6的標註M1看出,輸出功率7.86dBm
                 
                 IQ正交調制解釋就是這把匕首器基礎知識和測試詳解
                圖6. 輸出功率測試結果
                 
                4.3 本振泄漏和〖邊帶抑制、二次諧波和三★次諧波
                 
                從圖7中D3,D2看出,邊帶抑制-51.5dBc,本振泄漏-57dBc
                從圖7中D4,D1看出,二次諧波抑制度為▲-72dB,三次諧波抑制度為-53dB。
                 
                 IQ正交調制器基礎知識和測試詳解
                圖7. 輸出功率測試結果本振泄漏和邊帶抑制、二次諧波和三次諧波測量♀結果
                 
                4.4 1dB壓縮點
                 
                按1dB的步進〖增大差分IQ輸出的電壓,在頻譜儀上看到輸出功率的增加值小於1dB時就測出了1dB壓縮點,從下圖8中看出,輸出壓縮◥點為13.8dBm,在信號源上讀取對應的輸入IQ功率為1.567V。
                 
                 IQ正交調制器基礎知識和測試詳解
                圖8. 1dB壓縮點測量結果
                 
                4.5 IQ幅度不平衡性和正交相位』誤差
                 
                信號∮源產生1M符號速率的QPSK,IQ輸出的設置與前「面的測試項目相同。使用頻譜儀的矢量信號分等來日我有所領悟析(VSA)解調,下圖9測試結果顯示正交相位誤差為0.08度,IQ幅度ㄨ不平衡性為0.04dB。
                 
                 IQ正交調制器基礎知識和測試詳解
                圖9. IQ不理想特性測量結果
                 
                4.6 TOI
                 
                信號源標配的Multi-Carrier功能產生3.5MHz和4.5MHz的雙音IQ信號,IQ輸出的設置與前面的測試項目相同,調整IQ輸入電壓直到雙音信號輸出功率到1.6dBm。利用頻譜儀自帶◥的TOI功能測得TOI為27.7dBm。
                 
                 IQ正交調制器基礎知識和測試詳解
                圖10. TOI測量結果
                 
                4.7 基帶到射頻幅頻響應
                 
                進行幅頻響應測試⊙需要用計算機程控信號▆源步進改變基帶頻偏,頻譜儀誘惑的測量跡線采用最大保持功能。從圖11看出,從900MHz到940MHz,該正交調制器評估板的幅頻響應最大值7.8dBm,最小值7.1dBm。需要特別註意的是,上述的幅頻響應∏測量結果是對ADL5371評估板的測量結果,如果要』得到ADL5371芯片的1dB和0.1dB帶寬,還需對評估板電路的電路特性進行校準並修正。
                 
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                IQ正交調制器基礎知識和測試詳解
                圖11. 幅頻響應測量千秋子朝眾人低沉開口結果,采用SMU200A測量(上)與AFQ100B測量(下)
                 
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