2GHz直接射频正交调制模块的研制

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1、,
!∀直接射频正交调制模块的研制宋国聪龚克钱建中清华大学数字微波国家重点实验室北京#∃∃∃%&)、∋(∗!∀直,摘要本文讨论了接射频正交调制模块的实现测试和特性分析提出了正交调,。制器的等效基带模型成功地分析了调制器的非平衡特性和调制精度、#引言调制与解调是无线通信系统物理层最主要的功能之一。通常,正交调制器工作在,。,中频还需要使用上变频器将己调信号搬移到载波上目前个人通信对射频子系统提出了高可靠性、集成化、低功耗、低成本等要求。在发信机中采用直接射频调制方案,,。,,即零中频调制是达到上述要求的有效途径

2、+&年以来无线通信市场竞争日趋激烈,,许多通信公司及,−#厂商都推行高集成度芯片的解决方案使实现集成化低价格的直接射频调制技术成为可能。、(直接射频正交调制方案的优点,∋正交调制器内部结构由一个.(移相正交载波产生器(个混频器/乘法器0和一。个同相功率合成器组成图#是典型,12调制加上变频器的方案框图图(是直。,接射频正交调制方案的框图显然直31,;班)<接射频调制没有发中频省去了一个本、,振#1滤波器和上变频器使31系统,结构大为简化从而提高发信机的性能图#),1调制=上变领器的框图,2和可靠性消除了收发中频千

3、扰利于∋,。,电磁兼容设计降低器件成本及调试成本减少发信机功耗和体积还有一点直接31,正交调制器的调制带宽往往很宽,4∀以上的直接双1调制器的调制带宽有几十,,玉彩尽撅几今∋∋湘甚至几百阳这有利于高速数据Β/Χ0Δ∗?≅≅一一一卜刊心匕二二一」。Α>户办份传输,∀,Ε∋十之目前在567频率上直接31调<Χ6几几),∀制器已步入实用化阶段但在#84一(、图直接射频正交调制器的框图)(∗∀,4频率上可提供直接31调制器的,。9厂商还不多、:正交调制器的理论分析,正交调制器的原理比较清晰但仍缺乏对正交调制器的特性

4、及调制精确度的定量,。分析特别缺少实用的工程公式和工程曲线本文提出了利用等效基带模型分析正交调制器的诸多性质。:)#正交调制器的线性模型一等效基带模型·#Φ+,正交调制器的误差主要来自于非平衡因素包括正交载波失衡和基带失衡的因素。在理论分工,析中可将总体失衡全部等效为ΓΗ基带的非平衡)。名引入复函数进行理论推导图:就是正交调制器。压的等效基带模型基带复函数、图:正交调倒容的等效基带棋型·ΧΕΙ2=?、Χ=Λ,=双?,/Χ0ϑ了/0!/0ϑΚ!·。己调波复函数茗了/Χ0Ν却/Κ。Χ0/Χ0·。己调波Μ/Χ03Ν毛?

5、/Χ0ΝΟΠ/Κ仍Χ0Θ、,·其中ΛΡΛΒ是工如直流工作点误差Σ二ΘΣ卜ΟΠ/ΚΝ0为等效基带失衡系数。,。。,当,四输入双/Χ0Ε−6Μ。Χ爪/Χ0ΕΜΡ;。Χ即?∃/Χ0ΕΝ冲/Κ。Χ0理想正交。,。调制器的输出频谱应为。十。。一个线谱其相位图为一个圆?/Χ0二?6/Χ0=?−/Χ0=几/Χ0/Τ0,Β·ΧΕ=/‘0一Κ/Σ一#0?/Χ0Χ0Ε=正交调制其中?−/0从Κ从瓦?−/7Κ从造成,,。器的载波泄漏并使相位图轨迹发生偏心从而引起调制误差ΧΕΣ一Τ?ΒΧΕ?、Χ几/0Κ/0/0Υ/0“。。,其中二一(−

6、。、Ν0十#造成。一。抑制边带的泄漏由于Χ使相位轨Θ川了ΤΣΘ卜ς又/0,·口迹图变成椭圆也会导致调制误差单边带抑制ΣΜΩ与非平衡因子Σ的关系见图&)侧田)Τ厂匕一≅≅≅≅一≅一,≅)0Ξ〕一汉0一尤Τ尸一ΨΨΨ尸>一一一甲>Ψ一Ψ,ΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨ、二ΞΣ∋为∋丫。奋厂犷一≅≅≅≅≅一≅≅≅然一一一一≅一≅≅一≅一≅一≅‘一,“一、玉一〕一军一〕象一一一ς扛≅≅一一≅≅≅≅≅≅一≅≅一一一≅一Ψ遥∋一∋之止入∋∋一叹≅≅≅一.一黔∋二三∋一、Ζ呀∋一’,∗」Ψ>>>ΨΨ>>>>>ΨΨΨ一ΨΨΨΨΨΨΨ

7、ΨΨΨΨ[Θ2卜一孟一2一[一三一蕊奋一不丫∋Θ0⋯∋[Χ∋’一扛#)ΨΨ‘>产一、一∋ΘΘΝ,公5/伪0/ς始,∃百男翻撰享兵华燕)才曰】一州妞】Β图&忽治Ω与关系、Σ、∴]7一图Φ么中Σ的关系图的关系:)(正交调制器的非线性特性分析上面分析的正交调制器线性模型适用于各种电路结构的调制器,而调制器的。,非线性特性与电路结构密切相关其非线性产物主要引起带外杂散辐射,。它也会导致调制误差在相位图上表现为轨迹边际模糊)∋::将正交调制器特性及推导的工程公式列成下表#∴∃Σ。Σ6Ω;载波抑制单边带抑制非线性失真抑制ΣΤ

8、7产生原因工ΓΗ原点误差非平衡非线性>Ι&Σ。一,8Ω二‘“。‘5/⋯了,Σ⊥’5/,忑拼先’可丫,Η”相位图轨圆心偏移旋转主轴的椭圆轨迹边际模糊迹变化。ΕΧ一‘’。、ΕΧ一’‘’。ΕΧ一’(∃调制相位△中5/#∃0△中5/#∃0]中5/#∃0误差么中Σ“卜汤Χ4)(∗调制幅度·。误差]7]7“(∃#+/Τ=(#∃0(∗(∃··]7,Ε(∃#+/Τ=(#∃0]7。Ε(∃#