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直接上變頻是實(shí)現發(fā)射機架構的最經(jīng)濟高效的解決方案，也是基站設計中最重要的規范。I/Q 調制器的載噪比是 WCDMA 技術(shù)中最關(guān)鍵的參數。TRF3702 I/Q 調制器在保持優(yōu)異的 ACPR 性能的情況下，提供帶有容限的載噪性能。本文將詳細介紹單載波及多載波 WCDMA BTS 中，對模擬正交調制器載噪比的相關(guān)技術(shù)要求。 在發(fā)射機系統中采用直接上變頻架構，通常被視為降低系統成本的方法，因為它可以降低系統復雜程度與組件數。圖1為WCDMA直接上變頻架構的結構圖。與雙變頻發(fā)射機不同，直接上變頻無(wú)需中頻信號發(fā)生器、中頻合成器 (PLL/VCO)、中頻－射頻混頻器以及 SAW 濾波器。 WCDMA 技術(shù)中對I/Q 調制器的主要性能要求是對載波偏移 50 MHz 及 60 MHz 下的 ACPR（鄰信道功率比）及噪聲性能的要求，其中對噪聲性能的要求最為嚴格。該噪聲性能需求由雜散發(fā)射的限制決定（不能超過(guò)此限制，請參見(jiàn) 6.6.3.1.2 章節）。 雜散發(fā)射限值 雜散發(fā)射限值決定了載波的最大偏移量。最重要的相關(guān)參數是偏移量為 50 MHz (-25 dBm) 及 60 MHz (-30 dBm) 時(shí)的雜散發(fā)射。此時(shí)的測量帶寬為 1 MHz。表 2 是偏移量為 60 MHZ 的實(shí)例。在此偏移量為 60 MHz 的例子中，單載波工作于最差的狀況（載波位于上限頻率 2167.5 MHz 或下限頻率 2112.5 MHz）。在此例中，偏移 60 MHz 的頻率（即 2172.5 MHz 及 2107.5 MHz）恰好處于 Tx 頻帶之外，此時(shí)，雙工濾波器不會(huì )產(chǎn)生任何衰減。 由于工作帶寬為 60 MHZ（2110 MHz到2170 MHz），所以直接上變頻架構也不考慮采用信道濾波器來(lái)減少載波中的噪聲底。I/Q 調制器本身需要提供足夠的噪聲性能。 -30 dBm 表示絕對噪聲電平 (absolute noise level)，它決定了 I/Q 調制器的載噪比性能。表 1 中的計算結果為所需的載噪比性能。 此分析中的輸出功率為 43 dBm。這是單 WCDMA 載波的 rms 功率（測量帶寬為 3.84 MHz）。雜散發(fā)射為 -30 dBm 時(shí)測量帶寬為 1 MHz。這相當于測量帶寬為 3.84 MHz 時(shí)，功率為 -24.16 dBm�？紤]到噪聲底的系統容限為 6 dB，所以 PA 輸出端的噪聲底為 -30.16 dBm。這相當于載噪比為 -73.16 dBc/3.84 MHz 或 -139 dBc/Hz。這意味著(zhù)，輸出功率為 -10 dBm 的I/Q 調制器輸出端的噪聲底不應超過(guò) -149 dBm/Hz。 在多載波設計中，此噪聲性能不一定很難達到，原因是 60 MHz 的偏移量會(huì )迫使頻率在某個(gè)范圍內進(jìn)行調節，雙工濾波器已經(jīng)衰減了一定量的噪聲。而對偏移量為 50 MHz 下雜散發(fā)射的要求則嚴格很多，最大值為 -25 dBm（帶寬為 1 MHz）。對于偏移量為 60 MHz 時(shí)的雜散發(fā)射，可以寬松出 5 dB。在帶寬為 15 MHZ 的系統中，偏移量為 50 MHZ 的參數尤為重要，與單載波的情況一樣，偏移 50 MHZ 的頻率恰好是 2107.5 MHz 或 2172.5 MHz，此時(shí)雙工濾波器起不到降噪作用。 ACPR 要求 對于 WCDMA中的 I/Q 調制器來(lái)說(shuō)，ACPR 要求的重要性?xún)H次于載噪參數。ACPR（鄰信道功率比）在 UMTS 標準中稱(chēng)為 ACLR（相鄰信道泄露比），它是主信道與上下相鄰信道（5 MHz 偏移）以及相間信道（10 MHz 偏移）的功率比。UMTS 標準對于相間信道及相鄰信道的 ACLR 的要求分別是 45 dBc 和 50 dB。這些值取決于功率放大器的輸出，為避免降低 PA 性能，信號鏈中單獨的組件對這些值要求更高。對 I/Q 調制器來(lái)說(shuō)，一般的性能要求是低于 60 dBc。 與DAC5686組合后的TRF3702的性能 TRF3702 與 DAC5686 （16 位、500 MSPS 雙 DAC） 組合后進(jìn)行了測試，組合中使用被動(dòng)端口，以說(shuō)明其在 ACPR 與噪聲方面的性能。圖 3 中顯示了被動(dòng)端口。為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，省略了 DAC 的濾波部分。 DAC5686 的輸出的誤差允許范圍是 AVDD - 0.5V 到 AVDD + 0.5V，很容易與 TRF3702 的普通模式輸入電壓 (3.7V) 建立連接。在偏移量為 50 MHz 與 60 MHz 的情況下，噪聲性能低于 -144 dBc/Hz，非常符合計算出的需要（包括 6 dB 的余量）（參見(jiàn)表 1）。TRF3702 I/Q 調制器的輸出功率在此配置中為 -8 dBm。在此條件下，ACPR 的性能在 64 dBc 的范圍內。 圖中顯示了偏移量為 60 MHz 時(shí)，噪聲與 TRF3702 輸出端信道功率的關(guān)系。當輸出功率在 -15 dBm 的范圍內，計算出的載噪比指標可以維持在較低水平，從而可擁有更佳的 ACPR。 當輸出功率較低時(shí)，TRF3702 的 ACPR 可超過(guò) 71 dBc。圖 1 為單載波 WCDMA 信號在某個(gè)輸出功率下的 ACPR 工作特性圖（ACPR 為 71.2 dBc，且載噪比仍處于限值范圍內）。 結論 以上對 WCDMA 基站中直接上變頻模擬調制器的最大噪聲底的分析，表明 TRF3702 可以滿(mǎn)足噪聲要求，并帶有足夠的容限。噪聲底不應超過(guò) -139 dBc/Hz（包括 6 dB 的容限）。TRF3702 通過(guò)被動(dòng)端口與 DAC5686 連接后測量出的噪聲性能在 -143 dBc/Hz 范圍內。在輸出功率為較高的 -8 dBm 時(shí)，ACPR 為 64 dBc（滿(mǎn)足要求）。當輸出功率為較低的 -14 dBm 時(shí)，ACPR 可高達 71 dBc，仍滿(mǎn)足載噪比的要求 。 參考資料 3GPP TS 25.104 規范 6.3.0版本發(fā)布6 TRF3702 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/trf3702.html DAC5686 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/dac5686.html |
