Több éves fejlesztés után a rádióadók az egyszerű IF átviteli architektúráról fokozatosan áttérnek a kvadratúrájú IF adókra és a nulla IF adókra. Ezeknek az architektúráknak azonban még vannak korlátai. A legújabb RF közvetlen átalakító adó képes leküzdeni a hagyományos adók korlátait. Ez a cikk összehasonlítja a vezeték nélküli kommunikáció különböző átviteli architektúráinak jellemzőit. Az RF közvetlen átalakító nagy teljesítményű digitális-analóg átalakítót (DAC) használ, amelynek nyilvánvaló előnyei vannak a hagyományos technológiákkal szemben. Az RF közvetlen átalakító adónak is megvannak a maga kihívásai, de ez utat nyit egy valódi szoftveres rádióátviteli architektúra megvalósítása előtt.
Az RF DAC, például a 14 bites 2.3 Gsps MAX5879, az RF közvetlen átalakítási architektúra kulcsfontosságú áramköre. Ez a DAC kiváló hamis és zajteljesítményt tud biztosítani 1GHz sávszélességen belül. A készülék innovatív kialakítást alkalmaz a második és a harmadik Nyquist sávban, támogatja a jelátvitelt, és szintetizálni képes rádiófrekvenciás jeleket akár 3GHz kimeneti frekvenciával is. A mérési eredmények igazolják a DAC teljesítményét.
Hagyományos RF adó architektúra
Az elmúlt évtizedekben a hagyományos adó architektúrát alkalmazták a szuperheterodin tervezés elérésére, helyi oszcillátor (LO) és keverő segítségével a közbenső frekvencia (IF) előállításához. A keverő általában két képfrekvenciát (úgynevezett oldalsávot) generál az LO közelében, és hasznos jelet kap az egyik oldalsáv kiszűrésével. A modern vezeték nélküli átviteli rendszerek, különösen a bázisállomás (BTS) adó, többnyire I és Q kvadratúra modulációt hajtanak végre az alapsávú digitális modulációs jeleken.
0Hagyományos RF adó architektúra
Az elmúlt évtizedekben a hagyományos adó architektúrát alkalmazták a szuperheterodin tervezés elérésére, helyi oszcillátor (LO) és keverő segítségével a közbenső frekvencia (IF) előállításához. A keverő általában két képfrekvenciát (úgynevezett oldalsávot) generál az LO közelében, és hasznos jelet kap az egyik oldalsáv kiszűrésével. A modern vezeték nélküli átviteli rendszerek, különösen a bázisállomás (BTS) adó, többnyire I és Q kvadratúra modulációt hajtanak végre az alapsávú digitális modulációs jeleken.
1. ábra: Vezeték nélküli adó architektúra.
Quadrature IF adó
A komplex alapsávú digitális jelnek két útja van az alapsávban: I és Q. A két jelút használatának előnye, hogy amikor két komplex IF jel szintetizálásához analóg kvadrátormodulátort (MOD) használunk, az egyik IF oldalsáv megszűnik. Az I és Q csatornák aszimmetriája miatt azonban a modulátor képfrekvenciája nem lesz tökéletesen ellensúlyozva. Ezt a kvadratúrájú IF architektúrát az 1. ábra (B) mutatja. Az ábrán egy digitális kvadratúramodulátort és egy LO numerikus vezérlésű oszcillátort (NCO) használunk az I és Q alapsávú jelek (R együttható) interpolálására és pozitív Hand over IF hordozó modulálására. Ezután a kettős DAC átalakítja a digitális I és Q IF vivőket analóg jelekké és elküldi a modulátornak. A haszontalan oldalsávok elnyomásának további növelése érdekében a rendszer sávszűrőt (BPF) is használ.
Zero-IF adó
Az 1. ábrán (A) látható nulla középfrekvenciás (ZIF) adóban az alapsávú digitális kvadrát jelet interpolálják, hogy megfeleljenek a szűrési követelményeknek; majd elküldik a DAC-nak. A DAC kvadratúrájú analóg kimenetét az alapsáv analóg kvadratúra modulátorához is elküldik. Mivel a teljes modulált jel átalakul RF vivővé az LO frekvencián, a ZIF architektúra valóban rávilágít a kvadrátkeverés "varázsára". Figyelembe véve azonban, hogy az I és Q útvonalak nem ideális utak, például LO szivárgás és aszimmetria, invertált jelképek (az átvitt jel tartományában találhatók) generálódnak, ami jelhibákat eredményez. Többvivős adóban a képjel közel lehet a vivőhöz, sávon belüli sugárzást okozva. A vezeték nélküli adók gyakran komplex digitális előtorzítást alkalmaznak az ilyen hibák kompenzálására.
Az 1. ábrán (D) bemutatott RF közvetlen konverziós adóban kvadratúrás demodulátort használnak a digitális tartományban, és az LO-t egy NCO helyettesíti, így az I és Q csatornákon szinte tökéletes szimmetria érhető el, és alapvetően nincs LO szivárgás. Ezért a digitális modulátor kimenete egy digitális rádiófrekvenciás vivő, amelyet az ultragyors DAC-hoz továbbítanak. Mivel a DAC kimenet diszkrét időjel, a DAC órajel frekvenciájával (CLK) egyenlő álnevezett képfrekvencia jön létre. A BPF kiszűri a DAC kimenetet, kiválasztja az RF vivőt, majd elküldi a változó erősítésű erősítőnek (VGA).
Nagyfeszültségű adó
A rádiófrekvenciás közvetlen átalakító adók ezt a módszert használhatják magasabb középfrekvenciás digitális vivők előállítására is, amint az az 1. (C) ábrán látható. Itt a DAC átalakítja a digitális közbenső frekvenciát analóg köztes frekvenciavivővé. A DAC után használja a sáváteresztő szűrő frekvenciaválasztási jellemzőit a köztes frekvencia képfrekvenciájának kiszűrésére. Ezután a szükséges középfrekvenciás jelet elküldjük a keverőbe két oldalsáv előállításához, ahol az IF jelet összekeverjük az LO-val, és egy másik sávszűrővel leszűrjük a kívánt RF oldalsáv eléréséhez.
Nyilvánvaló, hogy az RF közvetlen átalakítási architektúrához minimális aktív komponens szükséges. Mivel az analóg kvadrátmodulátort és az LO-t az FPGA vagy az ASIC digitális kvadrátomodulátorral és az NCO-val helyettesítik, az RF közvetlen frekvenciaátalakító architektúra elkerüli az I és Q csatornák kiegyensúlyozatlansági hibáját és az LO szivárgást. Ezenkívül, mivel a DAC mintavételi aránya nagyon magas, könnyebb szintetizálni a szélessávú jeleket, biztosítva ezzel a szűrési követelmények teljesülését.
A nagy teljesítményű DAC kulcsfontosságú eleme az RF közvetlen átalakítási architektúrának a hagyományos vezeték nélküli adó helyettesítésére. A DAC-nak legfeljebb 2GHz vagy annál nagyobb rádiófrekvenciás vivőt kell létrehoznia, és a dinamikus teljesítménynek el kell érnie az egyéb architektúrák által biztosított alapsávú vagy közbenső frekvenciát. A MAX5879 egy ilyen nagy teljesítményű DAC.
A MAX5879 DAC használata az RF közvetlen konverziós adó megvalósításához
A MAX5879 egy 14 bites, 2.3 Gps / s RF DAC, 2GHz-nél nagyobb kimeneti sávszélességgel, rendkívül alacsony zajszinttel és alacsony hamis teljesítménnyel, és közvetlen RF átalakító adókhoz készült. Frekvencia válasza (2. ábra) az impulzus válaszának megváltoztatásával állítható be, és az első Nyquist sáv kimenethez a nulla vissza-visszatérés (NRZ) módot használják. Az RF mód a második és a harmadik Nyquist sáv kimeneti teljesítményére összpontosít. A nullára visszatérés (RZ) mód lapos választ biztosít több Nyquist sávban, de alacsonyabb kimenőteljesítménnyel. A MAX5879 egyedülálló tulajdonsága az RFZ mód. Az RFZ mód "nulla töltésű" rádiófrekvenciás üzemmód, így a DAC bemenet mintavételezési aránya a többi üzemmód fele. Ez az üzemmód nagyon hasznos alacsonyabb sávszélességű jelek szintetizálásához, és nagyfrekvenciás jeleket képes kiadni a magas rendű Nyquist sávban. Tehát a MAX5879 DAC használható olyan modulált vivők szintetizálására, amelyek meghaladják a mintavételi sebességet, csak a 2 + GHz-es analóg kimeneti sávszélesség korlátozza.
2. ábra A MAX5879 DAC választható frekvencia-válaszjellemzői. A MAX5879 teljesítményteszt azt mutatja, hogy a 4-vivő GSM jel intermodulációs torzítása nagyobb, mint 74MHz-en 940dB (3. ábra); 2.1 GHz-en a 4 hordozós WCDMA jel szomszédos csatorna szivárgási teljesítményaránya (ACLR) 67 dB (4. ábra); 2.6 GHz-en a 2-vivős LTE ACLR értéke 65dB (5. ábra). Az ezzel a teljesítménnyel rendelkező DAC támogatja a különféle digitális modulációs jelek közvetlen digitális szintézisét a multi-Nyquist frekvenciasávban, és közös hardverként használható a több szabványos, többsávos vezeték nélküli bázisállomás-adókhoz.
3. ábra: MAX5879 4-hordozós GSM teljesítményteszt, 940MHz és 2.3Gsps (első Nyquist sáv).
4. ábra: MAX5879 4-hordozós WCDMA teljesítményteszt, 2140MHz és 2.3Gsps (második Nyquist sáv).
5. ábra: MAX5879 kétvivős LTE teljesítményteszt, 2MHz és 2650Gsps (harmadik Nyquist sáv).
RF közvetlen konverziós adó alkalmazás
A MAX5879 DAC egyszerre több hordozót is képes továbbítani a Nyquist sávban. Ezt a funkciót jelenleg a kábeltelevízió lefelé irányuló összeköttetésében használják, hogy több QAM modulált jelet küldjenek az 50–1000 MHz frekvenciasávban. Ennél az alkalmazásnál az RF közvetlen konverziós adó által támogatott vivősűrűség 20-30-szorosa a többi átviteli architektúrának. Ezen túlmenően, mivel egyetlen szélessávú RF közvetlen átalakító adó helyettesít több vezeték nélküli adót, a kábeltévé elülső részének energiafogyasztása és területe nagymértékben csökken.
A MAX5879-en alapuló RF közvetlen átalakító adók széles sávú és nagyfrekvenciás kimeneti alkalmazásokhoz használhatók. Például az okostelefonok és a táblagépek növekvő népszerűségével a vezeték nélküli bázisállomások szélesebb frekvenciasávot igényelnek. Kétségtelen, hogy az ilyen eszközöket támogató áramátalakítókat fokozatosan felváltják a nagy teljesítményű RF DAC-okon alapuló, közvetlen rádiófrekvenciás átalakítók (például a MAX5879).
összegezni
Az RF DAC alapú adó átviteli sávszélessége messze meghaladja a hagyományos architektúrát, dinamikus teljesítmény csökkenése nélkül. Meg lehet valósítani FPGA vagy ASIC segítségével, feleslegessé téve az analóg kvadrátmodulátorok és az LO szintetizátorok szükségességét, ezáltal javítva a Sex vezeték nélküli adók megbízhatóságát. Ez a rendszer nagymértékben csökkenti az alkatrészek számát, és a legtöbb esetben a rendszer energiafogyasztását is.
Másik termék:
