通信与网络中的IQ宽带调制器实现宽带无线电通信设计

现代数字无线通信发射机的设计给设备设计者们带来了越来越多的挑战。数据吞吐量不断提升的趋势，使得所发射信号的调制密度和载波带宽也随之增加。由于更高阶次的调制方法的采用，峰均值比例也要增加。因此，在传送相同的rms功率电平信号时，要保持良好的相邻信道功率比，就要使用互调失真范围更大而噪声更小的器件。 　　基带、IF（中频）和RF（射频）带宽在信道中传输时必须要保持平坦，以便维持调制载波的频谱形状。而且，如果运用了数字预失真技术，高次谐波就必须能通过基带输入，增益的平坦性也需维持到三次谐波频率分量。当射频发射机设计需要在非常宽的RF频率范围上工作时，整个信号链的RF增益的平坦度是设计的关键。最大限 现代无线通信技术的发展推动了设备设计的复杂性和挑战性，特别是在发射机的设计上。随着数据吞吐量的不断增加，调制密度和载波带宽的需求也在持续增长。高阶调制方式的应用，如正交幅度调制（QAM），使得峰均功率比（PAPR）提高，这对发射机的性能提出了更高要求。为了在相同的有效均方根（rms）功率水平下保持良好的相邻信道功率比（ACPR），设计者需要选择具有更宽线性范围且噪声低的器件。 在通信系统中，基带、中频（IF）和射频（RF）带宽的平坦性至关重要，因为这直接影响到调制载波的频谱形状保持不变。若采用数字预失真技术，高次谐波需能够通过基带输入，这就要求增益在整个频谱范围内保持平坦，至少要到三次谐波频率。在设计覆盖宽RF频率范围的射频发射机时，整个信号链的RF增益平坦度成为设计的核心问题。优化增益平坦度有助于简化信号链规划，并确保系统性能的一致性。 IQ调制器在现代发射机中扮演着关键角色，它通过混合基带信号与本地振荡器信号，将基带信号频率转移到所需的RF或IF频段。例如，ADL5385是一种宽带IQ调制器，它的工作范围从50MHz到2.2GHz，且内置温度传感器和50欧姆的直接负载驱动能力。这种调制器采用2x本地振荡器，通过有源LO分配器实现宽调谐范围，避免了传统无源多相滤波器的使用，从而提供高达5个10倍频程的调谐范围。 ADL5385在输出频率范围内的功率响应非常平坦，1dB带宽达到1300MHz，体现了其出色的宽带特性。信号质量可通过误差向量大小（EVM）来衡量，EVM受调制器的积分和幅度误差影响。该调制器未经补偿的边带抑制能力在900MHz以内可保持在-38dBc以下，通常可满足多数通信标准的要求。通过调整基带信号的幅度和相位，可进一步优化性能。 图3展示了64-QAM调制载波在350MHz下的频谱、星座图和眼图，EVM大小为0.33%rms，积分误差0.27°，增益误差0.003dB，显示出优秀的调制性能。值得注意的是，这些性能是在未对基带数据进行数字补偿的情况下测得的，这意味着调制器可以直接投入使用，减少了设计和制造过程中的校准步骤。 图4描绘了在64-QAM调制下，ACPR如何随输出功率变化。低失真特性使ADL5385能够在不牺牲相邻信道性能的前提下，达到高输出功率，允许后续射频电路级降低增益，提高了整体系统效率。 "一分为二"的有源LO分配器是实现宽带操作的关键，它在40MHz至900MHz的范围内提供了动态范围调整，适应了有线调制解调器头端等系统的广泛需求。这种设计不仅简化了硬件，还确保了在整个调谐范围内的一致性能。 现代无线通信设计中的IQ宽带调制器，如ADL5385，通过优化增益平坦度、实现宽带调谐、提供高质量信号以及减少相邻信道干扰，满足了高数据吞吐量和宽调制带宽的需求。这些技术进步对于构建高效、可靠和灵活的无线通信系统至关重要。