Po kelerių metų kūrimo radijo siųstuvai nuo paprastos IF perdavimo architektūros palaipsniui perėjo prie kvadratūrinių IF siųstuvų ir nulio IF siųstuvų. Tačiau šios architektūros vis dar turi apribojimų. Naujausias radijo dažnio keitiklis gali įveikti tradicinių siųstuvų apribojimus. Šiame straipsnyje palyginamos skirtingų perdavimo architektūrų charakteristikos belaidžio ryšio srityje. Tiesioginio radijo dažnio keitimo siųstuvas naudoja didelio našumo skaitmeninį-analoginį keitiklį (DAC), kuris turi akivaizdžių pranašumų, palyginti su tradicinėmis technologijomis. Tiesioginio radijo dažnio keitimo siųstuvas taip pat turi savų iššūkių, tačiau jis atveria kelią įgyvendinti tikrąją programinės įrangos radijo perdavimo architektūrą.
RF DAC, pvz., 14 bitų 2.3 Gsps MAX5879, yra pagrindinė tiesioginio RF konversijos architektūros grandinė. Šis DAC gali užtikrinti puikų netikrą ir triukšmo našumą 1GHz dažnių juostoje. Prietaisas naudoja naujovišką antrosios ir trečiosios „Nyquist“ juostos dizainą, palaiko signalo perdavimą ir gali sintezuoti radijo dažnio signalus, kurių išėjimo dažnis yra iki 3GHz. Matavimo rezultatai patvirtina DAC veikimą.
Tradicinė RF siųstuvo architektūra
Per pastaruosius kelis dešimtmečius, norint pasiekti superheterodinų dizainą, buvo naudojama tradicinė siųstuvo architektūra, naudojant vietinį osciliatorių (LO) ir maišytuvą, kad būtų generuojamas tarpinis dažnis (IF). Maišytuvas paprastai sukuria du vaizdo dažnius (vadinamus šoninėmis juostomis) šalia LO, o naudingą signalą gauna filtruodamas vieną iš šoninių juostų. Šiuolaikinės belaidės perdavimo sistemos, ypač bazinių stočių (BTS) siųstuvai, dažniausiai atlieka I ir Q kvadratūros moduliaciją pagrindinės juostos skaitmeninės moduliacijos signaluose.
0Tradicinė RF siųstuvo architektūra
Per pastaruosius kelis dešimtmečius, norint pasiekti superheterodinų dizainą, buvo naudojama tradicinė siųstuvo architektūra, naudojant vietinį osciliatorių (LO) ir maišytuvą, kad būtų generuojamas tarpinis dažnis (IF). Maišytuvas paprastai sukuria du vaizdo dažnius (vadinamus šoninėmis juostomis) šalia LO, o naudingą signalą gauna filtruodamas vieną iš šoninių juostų. Šiuolaikinės belaidės perdavimo sistemos, ypač bazinių stočių (BTS) siųstuvai, dažniausiai atlieka I ir Q kvadratūros moduliaciją pagrindinės juostos skaitmeninės moduliacijos signaluose.
1 pav. Belaidžio siųstuvo architektūra.
Kvadratūros IF siųstuvas
Sudėtingas pagrindinio dažnio skaitmeninis signalas turi du kelius pagrindinėje juostoje: I ir Q. Dviejų signalo kelių naudojimo pranašumas yra tas, kad naudojant analoginį kvadratūros moduliatorių (MOD) dviejų kompleksinių IF signalų sintezei, viena iš IF šoninių juostų yra pašalinta. Tačiau dėl I ir Q kanalų asimetrijos moduliatoriaus vaizdo dažnis nebus visiškai kompensuotas. Ši kvadratūros IF architektūra parodyta 1 paveiksle (B). Paveiksle naudojamas skaitmeninis kvadratūros moduliatorius ir skaitmeniniu būdu valdomas LO osciliatorius (NCO) interpoliuojant I ir Q pagrindinės juostos signalus (koeficientas R) ir moduliuojant juos į teigiamą „Hand over IF“ nešiklį. Tada dvigubas DAC konvertuoja skaitmeninius I ir Q IF nešiklius į analoginius signalus ir siunčia juos į moduliatorių. Siekiant dar labiau padidinti nenaudingų šoninių juostų slopinimą, sistema taip pat naudoja juostos filtrą (BPF).
Nulio-IF siųstuvas
Nulinio tarpinio dažnio (ZIF) siųstuve, parodytame 1 paveiksle (A), pagrindinės juostos skaitmeninis kvadratūros signalas yra interpoliuojamas, kad atitiktų filtravimo reikalavimus; tada jis siunčiamas DAC. DAC kvadratūros analoginė išvestis taip pat siunčiama į analoginį kvadratūros moduliatorių pagrindinėje juostoje. Kadangi visas moduliuojamas signalas yra konvertuojamas į RF nešiklį LO dažniu, ZIF architektūra išties pabrėžia kvadratūros maišymo „žavesį“. Tačiau atsižvelgiant į tai, kad I ir Q keliai nėra idealūs keliai, tokie kaip LO nuotėkis ir asimetrija, bus generuojami apversti signalo vaizdai (esantys perduodamo signalo diapazone), dėl ko atsiras signalo klaidų. Daugelio nešiklių siųstuve vaizdo signalas gali būti arti nešiklio, todėl juostoje atsiranda netikroji spinduliuotė. Belaidžiai siųstuvai dažnai naudoja sudėtingą skaitmeninį išankstinį iškraipymą tokiems defektams kompensuoti.
1 (D) paveiksle pavaizduotame tiesioginio radijo dažnio keitiklio siųstuve skaitmeniniame domene naudojamas kvadratūros demoduliatorius, o LO pakeičiamas NCO, todėl I ir Q kanaluose gaunama beveik tobula simetrija ir yra iš esmės nėra LO nuotėkio. Todėl skaitmeninio moduliatoriaus išvestis yra skaitmeninis RF nešiklis, kuris siunčiamas į ypač greitą DAC. Kadangi DAC išvestis yra diskretus laiko signalas, generuojamas slaptasis vaizdo dažnis, lygus DAC laikrodžio dažniui (CLK). BPF filtruoja DAC išvestį, pasirenka RF nešiklį ir tada siunčia jį į kintamo stiprinimo stiprintuvą (VGA).
„High-IF“ siųstuvas
RF tiesioginio keitimo siųstuvai taip pat gali naudoti šį metodą generuoti aukštesnio tarpinio dažnio skaitmeninius nešiklius, kaip parodyta 1 paveiksle (C). Čia DAC skaitmeninį tarpinį dažnį paverčia analoginiu tarpiniu dažnio nešikliu. Po DAC naudokite dažnių parinkimo dažnių juostos filtro charakteristikas, kad filtruotumėte tarpinio dažnio vaizdo dažnį. Tada reikalingas tarpinio dažnio signalas siunčiamas į maišytuvą, kad būtų sukurtos dvi šoninės juostos, kuriose IF signalas sumaišomas su LO, ir filtruojamas kitu juostos filtru, kad gautų reikiamą RF šoninę juostą.
Akivaizdu, kad tiesioginio radijo dažnio keitimo architektūrai reikalingi minimalūs aktyvūs komponentai. Kadangi FPGA arba ASIC su skaitmeniniu kvadratūros moduliatoriumi ir NCO yra naudojami analoginiam kvadratūros moduliatoriui ir LO pakeisti, RF tiesioginio dažnio keitimo architektūra išvengia I ir Q kanalų disbalanso klaidos ir LO nuotėkio. Be to, kadangi DAC imties dažnis yra labai didelis, lengviau sintetinti plačiajuosčio ryšio signalus, tuo pačiu užtikrinant, kad būtų laikomasi filtravimo reikalavimų.
Didelio našumo DAC yra pagrindinis tiesioginės radijo dažnio keitimo architektūros komponentas, pakeičiantis tradicinį belaidį siųstuvą. DAC turi sugeneruoti iki 2GHz ar didesnį radijo dažnio nešiklį, o dinaminis našumas turi pasiekti pagrindinės juostos ar tarpinio dažnio veikimą, kurį teikia kitos architektūros. MAX5879 yra toks didelio našumo DAC.
Naudojant MAX5879 DAC, norint realizuoti tiesioginio radijo dažnio keitiklį
„MAX5879“ yra 14 bitų, 2.3 Gps / s RF DAC, kurio išėjimo dažnių juosta yra didesnė nei 2 GHz, ypač mažas triukšmas ir mažai naikinamas našumas. Jo dažnio atsaką (2 pav.) Galima nustatyti keičiant jo impulsinį atsaką, o pirmojo „Nyquist“ juostos išėjimo režimas naudojamas negrįžimo į nulį (NRZ) režimu. RF režimas sutelktas į antrosios ir trečiosios „Nyquist“ juostų išėjimo galią. „Return-to-zero“ (RZ) režimas suteikia vienodą atsaką keliose „Nyquist“ juostose, tačiau mažesnę išėjimo galią. Unikali MAX5879 savybė yra RFZ režimas. RFZ režimas yra „nulio užpildymo“ radijo dažnio režimas, todėl DAC įvesties mėginių ėmimo dažnis yra pusė kitų režimų. Šis režimas yra labai naudingas sintezuojant mažesnio pralaidumo signalus ir gali perduoti aukšto dažnio signalus aukšto lygio „Nyquist“ juostoje. Taigi, MAX5879 DAC gali būti naudojamas moduliuojamiems nešikliams, viršijantiems jo atrankos dažnį, sintetinti, tik apribotiems 2 + GHz analoginės išvesties pralaidumu.
2 paveikslas. Pasirenkamos MAX5879 DAC dažnio atsako charakteristikos. MAX5879 veikimo testas rodo, kad 4 nešėjų GSM signalo intermoduliacijos iškraipymas esant 74MHz yra didesnis nei 940dB (3 pav.); esant 2.1 GHz, 4 nešėjų WCDMA signalo gretimo kanalo nuotėkio galios santykis (ACLR) yra 67 dB (4 pav.); esant 2.6 GHz, 2 nešėjų LTE ACLR yra 65 dB (5 pav.). Šiuo spektakliu veikiantis DAC gali palaikyti tiesioginę įvairių skaitmeninių moduliacijos signalų skaitmeninę sintezę daugialypėje „Nyquist“ dažnių juostoje ir gali būti naudojamas kaip įprasta aparatūra daugialypiams, daugiajuosčiams belaidžiams bazinių stočių siųstuvams.
3 pav. MAX5879 4 nešėjų GSM našumo testas, 940MHz ir 2.3Gsps (pirmoji „Nyquist“ juosta).
4 paveikslas. MAX5879 4 nešėjų WCDMA našumo testas, 2140MHz ir 2.3Gsps (antroji „Nyquist“ juosta).
5 pav. MAX5879 2 nešėjų LTE našumo testas, 2650 MHz ir 2.3 Gps (trečioji „Nyquist“ juosta).
Tiesioginio radijo dažnio keitimo siųstuvo taikymas
MAX5879 DAC taip pat gali vienu metu perduoti kelis „Nyquist“ juostos nešėjus. Ši funkcija šiuo metu naudojama kabelinės televizijos „downlink“ perdavimo jungtyje siunčiant kelis QAM moduliuojamus signalus nuo 50 MHz iki 1000 MHz dažnių juostoje. Šioje programoje nešlio tankis, palaikomas tiesioginio radijo dažnio keitimo siųstuvo, yra 20–30 kartų didesnis nei kitų perdavimo architektūrų. Be to, kadangi vienas plačiajuosčio tiesioginio radijo dažnio keitimo siųstuvas pakeičia kelis belaidžius siųstuvus, elektros energijos sąnaudos ir kabelinės televizijos priekinės dalies plotas labai sumažėja.
MAX5879 pagrindu veikiantys tiesioginio radijo dažnio keitikliai gali būti naudojami plačiajuosčio ir aukšto dažnio išvesties programoms. Pavyzdžiui, populiarėjant išmaniesiems telefonams ir planšetiniams kompiuteriams, belaidėms bazinėms stotims reikės platesnės dažnių juostos. Neabejotina, kad dabartiniai siųstuvai, palaikantys tokius įrenginius, palaipsniui bus pakeisti tiesioginio radijo dažnio keitikliais, pagrįstais didelio našumo RF DAC (pvz., MAX5879).
apibendrinti
RF DAC pagrindu veikiančio siųstuvo perdavimo dažnių juostos plotis gerokai viršija tradicinę architektūrą, neprarandant dinaminio našumo. Tai gali būti įgyvendinta naudojant FPGA arba ASIC, pašalinant analoginių kvadratūros moduliatorių ir LO sintezatorių poreikį, taip pagerinant belaidžių siųstuvų „Sex“ patikimumą. Ši schema taip pat labai sumažina komponentų skaičių ir daugeliu atvejų sumažina sistemos energijos suvartojimą.
Mūsų kitas produktas:
