Etter flere års utvikling har radiosendere gradvis gått fra enkel IF-overføringsarkitektur til kvadratur-IF-sendere og null IF-sendere. Imidlertid har disse arkitekturene fortsatt begrensninger. Den siste senderen med direkte RF-konvertering kan overvinne begrensningene til tradisjonelle sendere. Denne artikkelen sammenligner egenskapene til forskjellige overføringsarkitekturer i trådløs kommunikasjon. RF direkte konverteringssenderen bruker en høy-ytelse digital-til-analog-omformer (DAC), som har åpenbare fordeler i forhold til tradisjonelle teknologier. RF direkte konverteringssenderen har også sine egne utfordringer, men den baner vei for realisering av en ekte programvare radiooverføringsarkitektur.
RF DAC, for eksempel 14-biters 2.3Gsps MAX5879, er nøkkelkretsen i RF direkte konverteringsarkitektur. Denne DAC kan gi utmerket falsk og støyytelse innen 1 GHz båndbredde. Enheten vedtar nyskapende design i det andre og tredje Nyquist-båndet, støtter signaloverføring og kan syntetisere radiofrekvenssignaler med en utgangsfrekvens på opptil 3GHz. Måleresultatene verifiserer ytelsen til DAC.
Tradisjonell RF-senderarkitektur
I løpet av de siste tiårene har tradisjonell senderarkitektur blitt brukt for å oppnå superheterodyne-design, ved hjelp av lokal oscillator (LO) og mikser for å generere mellomfrekvens (IF). Blanderen genererer vanligvis to bildefrekvenser (kalt sidebånd) nær LO, og får et nyttig signal ved å filtrere ut et av sidebåndene. Moderne trådløse overføringssystemer, spesielt basestasjonssendere (BTS), utfører for det meste I- og Q-kvadraturmodulering på basebånds digitale modulasjonssignaler.
0Tradisjonell RF-senderarkitektur
I løpet av de siste tiårene har tradisjonell senderarkitektur blitt brukt for å oppnå superheterodyne-design, ved hjelp av lokal oscillator (LO) og mikser for å generere mellomfrekvens (IF). Blanderen genererer vanligvis to bildefrekvenser (kalt sidebånd) nær LO, og får et nyttig signal ved å filtrere ut et av sidebåndene. Moderne trådløse overføringssystemer, spesielt basestasjonssendere (BTS), utfører for det meste I- og Q-kvadraturmodulering på basebånds digitale modulasjonssignaler.
Figur 1. Trådløs senderarkitektur.
Kvadratur IF-sender
Det komplekse basebåndets digitale signal har to baner i basisbåndet: I og Q. Fordelen med å bruke to signalbaner er at når man bruker en analog kvadraturmodulator (MOD) for å syntetisere to komplekse IF-signaler, blir en av IF-sidebåndene eliminert. På grunn av asymmetrien til I- og Q-kanalene vil imidlertid ikke modulatorens bildefrekvens bli forskjøvet perfekt. Denne kvadratur IF-arkitekturen er vist i figur 1 (B). I figuren brukes en digital kvadratormodulator og LO numerisk styrt oscillator (NCO) til å interpolere I- og Q-basisbåndsignalene (koeffisient R) og modulere dem til positive Overlever IF-bærere. Deretter konverterer den doble DAC de digitale I- og Q IF-bærerne til analoge signaler og sender dem til modulatoren. For ytterligere å øke undertrykkelsen av ubrukelige sidebånd, bruker systemet også et båndpassfilter (BPF).
Null-IF-sender
I senderen null mellomfrekvens (ZIF) vist i figur 1 (A) interpoleres det basebåndets digitale kvadratur-signal for å oppfylle filtreringskravene; så sendes den til DAC. Kvadraturanalogutgangen til DAC sendes også til den analoge kvadraturmodulatoren ved basebåndet. Fordi hele det modulerte signalet blir konvertert til en RF-bærer ved LO-frekvensen, fremhever ZIF-arkitekturen virkelig "sjarmen" til kvadraturblanding. Imidlertid, med tanke på at I- og Q-stiene ikke er ideelle stier, slik som LO-lekkasje og asymmetri, vil inverterte signalbilder (lokalisert innenfor området for det sendte signalet) bli generert, noe som resulterer i signalfeil. I en multibærer-sender kan bildesignalet være nær bæreren og forårsake falske strålinger i båndet. Trådløse sendere bruker ofte komplekse digitale forvrengninger for å kompensere for slike feil.
I RF direkte konverteringssenderen vist i figur 1 (D) brukes en kvadraturdemodulator i det digitale domenet, og LO erstattes av en NCO, slik at man oppnår nesten perfekt symmetri i I- og Q-kanalene, og det er i utgangspunktet ingen LO-lekkasje. Derfor er utgangen fra den digitale modulatoren en digital RF-bærer som sendes til ultrahøyhastighets DAC. Siden DAC-utgangen er et diskret tidssignal, genereres en aliasert bildefrekvens lik DAC-klokkefrekvensen (CLK). BPF filtrerer DAC-utgangen, velger RF-bæreren og sender den deretter til den forsterkeren med variabel forsterkning (VGA).
High-IF-sender
Direkte RF-konverteringstransmittere kan også bruke denne metoden til å generere digitale mellomledere med høyere mellomfrekvens, som vist i figur 1 (C). Her konverterer DAC den digitale mellomfrekvensen til en analog mellomfrekvensbærer. Etter DAC, bruk frekvensvalgskarakteristikken til båndpasfilteret for å filtrere ut mellomfrekvensbildefrekvensen. Deretter sendes det nødvendige mellomfrekvenssignalet til mikseren for å generere to sidebånd der IF-signalet blandes med LO, og filtreres av et annet båndpassfilter for å oppnå det nødvendige RF-sidebåndet.
Åpenbart krever RF direkte konverteringsarkitektur minimale aktive komponenter. Fordi FPGA eller ASIC med digital kvadraturmodulator og NCO brukes til å erstatte analog kvadraturmodulator og LO, unngår RF-frekvensomformingsarkitekturen ubalansefeil i I- og Q-kanaler og LO-lekkasje. I tillegg, fordi samplingsfrekvensen til DAC er veldig høy, er det lettere å syntetisere bredbåndssignaler, samtidig som det sikres at filtreringskravene blir oppfylt.
Den høye ytelsen DAC er en nøkkelkomponent for RF direkte konverteringsarkitektur for å erstatte den tradisjonelle trådløse senderen. DAC trenger å generere en radiofrekvensbærer på opptil 2 GHz eller høyere, og den dynamiske ytelsen må nå basebåndet eller mellomfrekvensytelsen som tilbys av andre arkitekturer. MAX5879 er en så høy ytelse DAC.
Bruker MAX5879 DAC til å realisere RF Direct-konverteringstransmitter
MAX5879 er en 14-biters, 2.3 Gsps RF DAC med en utgangsbåndbredde større enn 2 GHz, ultra lav støy og lite falske ytelser, og er designet for RF direkte konvertering sendere. Frekvensresponsen (figur 2) kan stilles inn ved å endre impulsresponsen, og ikke-retur-til-null-modus (NRZ) brukes for den første Nyquist-båndutgangen. RF-modus fokuserer på utgangseffekten til det andre og tredje Nyquist-båndet. Return to zero (RZ) -modus gir flat respons i flere Nyquist-bånd, men lavere utgangseffekt. Den unike egenskapen til MAX5879 er RFZ-modus. RFZ-modus er en "zero fill" radiofrekvensmodus, så samplingsfrekvensen for DAC-inngangen er halvparten av andre moduser. Denne modusen er veldig nyttig for å syntetisere signaler med lavere båndbredde og kan sende høyfrekvente signaler i det høyordnede Nyquist-båndet. Så MAX5879 DAC kan brukes til å syntetisere modulerte bærere som overstiger samplingsfrekvensen, bare begrenset av 2 + GHz analog utgangsbåndbredde.
Figur 2. Valgbare frekvensresponsegenskaper for MAX5879 DAC. MAX5879 ytelsestest viser at forvrengningen av 4-bære GSM-signalet er større enn 74 dB ved 940 MHz (figur 3); ved 2.1 GHz er det tilstøtende kanallekkasjeeffektforholdet (ACLR) til 4-bære WCDMA-signalet 67dB (figur 4); ved 2.6 GHz er ACLR til 2-bærer LTE 65 dB (figur 5). DAC med denne ytelsen kan støtte direkte digital syntese av forskjellige digitale modulasjonssignaler i multi-Nyquist-frekvensbåndet, og kan brukes som en vanlig maskinvare for multistandard, flerbånds trådløse basestasjonssendere.
Figur 3. MAX5879 GSM-ytelsestest med 4 bærere, 940MHz og 2.3Gsps (første Nyquist-bånd).
Figur 4. MAX5879 WCDMA ytelsestest med 4 bærere, 2140MHz og 2.3Gsps (andre Nyquist-bånd).
Figur 5. MAX5879 2-carrier LTE ytelsestest, 2650MHz og 2.3Gsps (tredje Nyquist-bånd).
RF direkte konvertering sender applikasjon
MAX5879 DAC kan også overføre flere bærere i Nyquist-båndet samtidig. Denne funksjonen brukes for tiden i nedlinklinkoverføringskoblingen til kabel-TV for å sende flere QAM-modulerte signaler i frekvensbåndet 50MHz til 1000MHz. For denne applikasjonen er bærertettheten støttet av RF direkte konverteringssenderen 20-30 ganger den for andre overføringsarkitekturer. I tillegg, fordi en enkelt bredbånds RF direkte konverteringssender erstatter flere trådløse sendere, reduseres strømforbruket og arealet til kabel-TV-frontenden kraftig.
RF direkte konvertering sendere basert på MAX5879 kan brukes til bredbånd og høyfrekvente utgangsapplikasjoner. For eksempel, med den økende populariteten til smarttelefoner og nettbrett, vil trådløse basestasjoner kreve et bredere frekvensbånd. Det er ingen tvil om at de nåværende sendere som støtter slike enheter gradvis vil bli erstattet av RF direkte konvertering sendere basert på høy ytelse RF DAC (for eksempel MAX5879).
å oppsummere
Den RF DAC-baserte senderen har en overføringsbåndbredde langt utover den tradisjonelle arkitekturen uten tap av dynamisk ytelse. Den kan implementeres ved hjelp av FPGA eller ASIC, og eliminerer behovet for analoge kvadraturmodulatorer og LO-synthesizere, og forbedrer påliteligheten til trådløse sendere Sex. Denne ordningen reduserer også antall komponenter sterkt, og reduserer i de fleste tilfeller også systemets strømforbruk.
Vår andre produkt:
