合成器 - 德州儀器（TI）推出的系列射頻收發(fā)器（TRF）模擬信號鏈解決方案

我們只需回退正交調(diào)制器的輸出功率，理論上就可以提高 ACPR 性能。如果器件符合標準模型的話，那么每 1dB 的信號功率回退，三階產(chǎn)物就能降低 3dB。在某一輸出功率點，（不變的）器件噪底會主導 ACPR 性能。為打破這一局面，關鍵在于保持調(diào)制器工作于足夠高的輸出電平上，這樣 ACPR 性能就不局限于器件的噪底了，不過也不能讓調(diào)制器輸出電平過高，要避免器件工作在非線性區(qū)降低 ACPR 性能。最佳電平取決于調(diào)制信號的 PAR 及載波數(shù)量。在大多數(shù)情況下，最佳窗體寬度僅為1至 2dB。

噪聲基底性能還決定著給定輸出功率下無線電技術能否滿足寄生要求。舉例來說，調(diào)制器的輸出功率設為 -10 dBm以提供足夠的線性功能。20 W 的無線電系統(tǒng)會需要調(diào)制器輸出向天線輸入提供額外的 53dB 增益。假定不采用噪聲濾波，后續(xù)階段也不會增加額外的噪聲，那么在 1 MHz 帶寬（標準規(guī)范下典型的噪聲帶寬）內(nèi)，輸出噪聲電平可通過以下計算得出：

噪聲功率 + 1 MHz BW ［dB］ + 增益 = 噪聲功率輸出

-163 dBm/Hz + 60 dB-Hz +53 dB = -50 dBm

對于所有頻率而言，上述配置的寄生輸出性能為：每1 MHz帶寬內(nèi)具有 -50 dBm 的噪聲輸出功率。這符合有關標準要求。

合成器

調(diào)制器需要合成 LO 源，然后根據(jù)所選輸出頻道進行編程。傳統(tǒng)的合成器實施方法是采用鎖相環(huán)芯片并配合使用外部壓控振蕩器 （VCO）。盡管這種方案可實現(xiàn)良好的性能，但 VCO 器件通常尺寸較大，成本不菲，并且只能工作在較窄的頻帶上。我們通過采用集成頻率合成器，就能大幅降低電路的復雜性。類似于 TITRF3761 整數(shù) PLL 頻率合成器的只需一個外部環(huán)路濾波器即可，因為 VCO 已集成在硅芯片上了?？蓪Νh(huán)路濾波器進行優(yōu)化，以加快 TDD 系統(tǒng)通常要求的鎖定時間。此外，該器件還采用“除二和除四”特性，使一個器件能適應較大的工作范圍。

盡管集成型頻率合成器能顯著縮小系統(tǒng)尺寸并降低成本，但相位噪聲是非常關鍵的參數(shù)，其性能不容衰減。LO 的相位噪聲信號將被傳輸至調(diào)制器的輸出信號上，這對于高帶寬 CDMA 調(diào)制信號、GSM 等窄帶調(diào)制信號以及 WiMAX 信號所用的 OFDM 調(diào)制等高頻子載波系統(tǒng)而言，同等重要。合成器的相位噪聲肯定會影響發(fā)送器的誤差矢量幅度 （EVM） 性能。當頻率為 1.8 GHz 時，TRF3761 能在 10 MHz頻偏時提供-160 dBc/Hz的閉環(huán)相位噪聲。在低頻情況下對器件加以優(yōu)化后還能進一步提高系統(tǒng)性能。

測量結果

TI 提供的 TSW3003 參考設計顯示了發(fā)送器直接上變頻架構。該電路板采用可驅(qū)動 TRF3703 正交調(diào)制器的 DAC5687 器件。TRF3761 集成合成器可提供 LO 源。采用 WCDMA 信號標準時該電路板的 ACPR 性能如圖 2 所示。從圖中我們可以看出，單載波輸出功率為 -12 dBm 時，ACPR 性能在 2.17 GHz 內(nèi)可提供 -77 dBc 的噪聲功率輸出。

圖 2 采用WCDMA 標準時的 TSW3003 ACPR 性能

采用 EDGE 信號標準時，我們對 EVM 進行測量。TSW3003 電路板的 EVM 性能小于1.5%。當頻率為 1800 MHz 時，其測量結果如圖 3 所示。

圖 3 采用EDGE 標準時的 TSW3003 性能

就采用 OFDM 及 64 QAM 調(diào)制方案的 WiMAX 信號而言，我們也可通過上述方案進行處理并獲得相近性能。WiMAX 的關鍵性能參數(shù)為 EVM 性能。該系統(tǒng)在 2.5 GHz 輸出上的 EVM 優(yōu)于 -40 dB，如圖 4 所示。盡管功率放大器不可避免會出現(xiàn)衰減，但上述參數(shù)盡可能地降低了性能衰減。

圖 4 采用64-QAM WiMAX 標準時的 TSW3003 性能

上述不同調(diào)制信號標準與頻率下的測量結果顯示了器件的靈活性與性能，這有助于 OEM 設計人員在不影響系統(tǒng)性能并確保滿足有關規(guī)范要求的情況下能夠提供更小型的低成本器件。