Pēc vairāku gadu attīstības radioraidītāji no vienkāršas IF pārraides arhitektūras pakāpeniski ir pārgājuši uz kvadrātveida IF raidītājiem un nulles IF raidītājiem. Tomēr šīm arhitektūrām joprojām ir ierobežojumi. Jaunākais RF tiešās pārveidošanas raidītājs var pārvarēt tradicionālo raidītāju ierobežojumus. Šis raksts salīdzina dažādu pārraides arhitektūru raksturojumu bezvadu sakaros. RF tiešās pārveidošanas raidītājs izmanto augstas veiktspējas digitālo-analogo pārveidotāju (DAC), kam ir acīmredzamas priekšrocības salīdzinājumā ar tradicionālajām tehnoloģijām. Arī RF tiešās pārveidošanas raidītājam ir savi izaicinājumi, taču tas paver ceļu patiesas programmatūras radio pārraides arhitektūras realizācijai.
RF DAC, piemēram, 14 bitu 2.3Gsps MAX5879, ir RF tiešās pārveidošanas arhitektūras galvenā ķēde. Šis DAC var nodrošināt izcilu viltus un trokšņa veiktspēju 1GHz joslas platumā. Ierīce pieņem novatorisku dizainu otrajā un trešajā Nyquist joslā, atbalsta signāla pārraidi un var sintezēt radiofrekvenču signālus ar izejas frekvenci līdz 3GHz. Mērījumu rezultāti pārbauda DAC darbību.
Tradicionālā RF raidītāja arhitektūra
Pēdējo gadu desmitu laikā, lai panāktu superheterodīna dizainu, tiek izmantota tradicionālā raidītāja arhitektūra, izmantojot vietējo oscilatoru (LO) un maisītāju, lai ģenerētu starpfrekvenci (IF). Mikseris parasti rada divas attēla frekvences (sauktas par sānu joslām) pie LO un iegūst noderīgu signālu, filtrējot vienu no sānu joslām. Mūsdienu bezvadu pārraides sistēmas, it īpaši bāzes staciju (BTS) raidītāji, galvenokārt veic I un Q kvadratūras modulāciju ar pamatjoslas digitālās modulācijas signāliem.
0Tradicionālā RF raidītāja arhitektūra
Pēdējo gadu desmitu laikā, lai panāktu superheterodīna dizainu, tiek izmantota tradicionālā raidītāja arhitektūra, izmantojot vietējo oscilatoru (LO) un maisītāju, lai ģenerētu starpfrekvenci (IF). Mikseris parasti rada divas attēla frekvences (sauktas par sānu joslām) pie LO un iegūst noderīgu signālu, filtrējot vienu no sānu joslām. Mūsdienu bezvadu pārraides sistēmas, it īpaši bāzes staciju (BTS) raidītāji, galvenokārt veic I un Q kvadratūras modulāciju ar pamatjoslas digitālās modulācijas signāliem.
1. attēls. Bezvadu raidītāja arhitektūra.
Kvadratūras IF raidītājs
Sarežģītajam pamatjoslas digitālajam signālam ir divi ceļi pamatjoslā: I un Q. Divu signālu ceļu izmantošanas priekšrocība ir tā, ka, izmantojot divu sarežģītu IF signālu sintezēšanai izmantojot analogo kvadrātūras modulatoru (MOD), tiek izslēgta viena no IF sānjoslām. Tomēr I un Q kanālu asimetrijas dēļ modulatora attēla frekvence netiks pilnībā kompensēta. Šī kvadratūras IF arhitektūra ir parādīta 1. attēlā (B). Attēlā tiek izmantots digitālais kvadratūras modulators un LO ciparu vadīts oscilators (NCO), lai interpolētu I un Q pamatjoslas signālus (koeficients R) un modulētu tos pozitīvam Hand over IF nesējam. Tad duālais DAC pārveido ciparu I un Q IF nesējus analogos signālos un nosūta tos modulatoram. Lai vēl vairāk palielinātu nederīgo sānjoslu nomākšanu, sistēma izmanto arī joslas filtru (BPF).
Nulles IF raidītājs
Nulles vidējās frekvences (ZIF) raidītājā, kas parādīts 1. attēlā (A), pamatjoslas digitālais kvadratūras signāls tiek interpolēts, lai izpildītu filtrēšanas prasības; tad tas tiek nosūtīts DAC. DAC kvadratūras analogā izeja tiek nosūtīta arī analogajam kvadratūras modulatoram pamatjoslā. Tā kā viss modulētais signāls tiek pārveidots par RF nesēju LO frekvencē, ZIF arhitektūra patiešām izceļ kvadratu sajaukšanas "šarmu". Tomēr, ņemot vērā, ka I un Q ceļi nav ideāli ceļi, piemēram, LO noplūde un asimetrija, tiks ģenerēti apgriezti signāla attēli (atrodas pārraidītā signāla diapazonā), kā rezultātā radīsies signāla kļūdas. Vairāku nesēju raidītājā attēla signāls var būt tuvu nesējam, izraisot joslā radītu nepatiesu starojumu. Bezvadu raidītāji, lai kompensētu šādus defektus, bieži izmanto sarežģītu digitālo iepriekšēju deformāciju.
RF tiešās pārveidošanas raidītājā, kas parādīts 1. attēlā (D), digitālajā domēnā tiek izmantots kvadratūras demodulators, un LO tiek aizstāts ar NCO, tā ka I un Q kanālos tiek iegūta gandrīz pilnīga simetrija, un ir būtībā nav LO noplūdes. Tāpēc digitālā modulatora izeja ir digitāls RF nesējs, kas tiek nosūtīts uz īpaši ātrgaitas DAC. Tā kā DAC izeja ir diskrēts laika signāls, tiek ģenerēta aizstājta attēla frekvence, kas vienāda ar DAC pulksteņa frekvenci (CLK). BPF filtrē DAC izeju, izvēlas RF nesēju un pēc tam nosūta to mainīgā pastiprinājuma pastiprinātājam (VGA).
Augstas frekvences raidītājs
RF tiešās pārveidošanas raidītāji var arī izmantot šo metodi, lai ģenerētu augstākas vidējas frekvences digitālos nesējus, kā parādīts 1. attēlā (C). Šeit DAC pārveido digitālo starpfrekvenci par analogo starpfrekvences nesēju. Pēc DAC izmantojiet frekvenču joslas filtra frekvences izvēles raksturojumu, lai filtrētu starpfrekvences attēla frekvenci. Pēc tam nepieciešamais starpfrekvences signāls tiek nosūtīts uz maisītāju, lai radītu divas sānu joslas, kur IF signāls tiek sajaukts ar LO, un tiek filtrēts ar citu joslas filtru, lai iegūtu vajadzīgo RF sānu joslu.
Acīmredzot RF tiešās pārveidošanas arhitektūrai ir nepieciešami minimāli aktīvi komponenti. Tā kā FPGA vai ASIC ar digitālo kvadrātūras modulatoru un NCO tiek izmantoti, lai aizstātu analogo kvadratūras modulatoru un LO, RF tiešās frekvences pārveidošanas arhitektūra ļauj izvairīties no I un Q kanālu disbalansa kļūdas un LO noplūdes. Turklāt, tā kā DAC paraugu ņemšanas ātrums ir ļoti augsts, ir vieglāk sintezēt platjoslas signālus, vienlaikus nodrošinot filtrēšanas prasību izpildi.
Augstas veiktspējas DAC ir galvenā tiešās RF pārveidošanas arhitektūras sastāvdaļa, lai aizstātu tradicionālo bezvadu raidītāju. DAC ir jāveido radiofrekvenču nesējs līdz 2 GHz vai augstāk, un dinamiskajai veiktspējai jāsasniedz pamatjoslas vai starpfrekvenču veiktspēja, ko nodrošina citas arhitektūras. MAX5879 ir tik augstas veiktspējas DAC.
Izmantojot MAX5879 DAC, lai realizētu RF tiešās pārveidošanas raidītāju
MAX5879 ir 14 bitu 2.3 Gps / s RF DAC ar izejas joslas platumu, kas lielāks par 2 GHz, īpaši zemu trokšņu līmeni un zemu viltus veiktspēju, un ir paredzēts tiešās radiofrekvences pārveidotājiem. Tās frekvences reakciju (2. attēls) var iestatīt, mainot impulsa reakciju, un pirmajai Nyquist joslas izejai tiek izmantots neatgriešanās līdz nullei (NRZ) režīms. RF režīms ir vērsts uz otrās un trešās Nyquist joslas izejas jaudu. Atgriešanās uz nulli (RZ) režīms nodrošina vienmērīgu reakciju vairākās Nyquist joslās, bet zemāku izejas jaudu. MAX5879 unikālā iezīme ir RFZ režīms. RFZ režīms ir "nulles aizpildīšanas" radiofrekvenču režīms, tāpēc DAC ieejas paraugu ņemšanas ātrums ir puse no citiem režīmiem. Šis režīms ir ļoti noderīgs, lai sintezētu signālus ar mazāku joslas platumu, un tas var izvadīt augstas frekvences signālus augstākās kārtas Nyquist joslā. Tātad MAX5879 DAC var izmantot, lai sintezētu modulētus nesējus, kas pārsniedz tā paraugu ņemšanas ātrumu, un to ierobežo tikai 2 + GHz analogās izejas joslas platums.
2. attēls. MAX5879 DAC atlasāmie frekvences reakcijas raksturlielumi. MAX5879 veiktspējas pārbaude rāda, ka 4 pārvadātāju GSM signāla intermodulācijas deformācija pie 74MHz ir lielāka par 940dB (3. attēls); pie 2.1 GHz blakus esošā kanāla noplūdes jaudas koeficients (ACLR) 4 nesēja WCDMA signālam ir 67 dB (4. attēls); pie 2.6 GHz, 2 nesēju LTE ACLR ir 65 dB (5. attēls). DAC ar šo veiktspēju var atbalstīt dažādu digitālo modulācijas signālu tiešu digitālu sintēzi multi-Nyquist frekvenču joslā, un to var izmantot kā kopēju aparatūru daudzstandartu, daudzjoslu bezvadu bāzes staciju raidītājiem.
3. attēls. MAX5879 4 nesēju GSM veiktspējas tests, 940MHz un 2.3Gsps (pirmā Nyquist josla).
4. attēls. MAX5879 4 nesēju WCDMA veiktspējas tests, 2140MHz un 2.3Gsps (otrā Nyquist josla).
5. attēls. MAX5879 2 nesēju LTE veiktspējas tests, 2650MHz un 2.3Gsps (trešā Nyquist josla).
RF tiešās pārveidošanas raidītāja lietojumprogramma
MAX5879 DAC var vienlaikus pārraidīt arī vairākus nesējus Nyquist joslā. Šī funkcija pašlaik tiek izmantota kabeļtelevīzijas lejupsaites pārraides saitē, lai nosūtītu vairākus QAM modulētus signālus 50–1000 MHz frekvenču joslā. Šajā lietojumā nesēja blīvums, ko atbalsta RF tiešās pārveidošanas raidītājs, ir 20-30 reizes lielāks nekā citu pārraides arhitektūru. Turklāt, tā kā viens platjoslas RF tiešās pārveidošanas raidītājs aizstāj vairākus bezvadu raidītājus, kabeļtelevīzijas priekšējās daļas enerģijas patēriņš un platība ir ievērojami samazināta.
RF tiešās pārveidošanas raidītājus, kuru pamatā ir MAX5879, var izmantot platjoslas un augstas frekvences izejas lietojumiem. Piemēram, pieaugot viedtālruņu un planšetdatoru popularitātei, bezvadu bāzes stacijām būs nepieciešama plašāka frekvenču josla. Nav šaubu, ka pašreizējie raidītāji, kas atbalsta šādas ierīces, pakāpeniski tiks aizstāti ar RF tiešās pārveidošanas raidītājiem, kuru pamatā ir augstas veiktspējas RF DAC (piemēram, MAX5879).
vārdu sakot
RF DAC bāzes raidītājam ir pārraides joslas platums, kas tālu pārsniedz tradicionālo arhitektūru, nezaudējot dinamisko veiktspēju. To var īstenot, izmantojot FPGA vai ASIC, novēršot nepieciešamību pēc analogiem kvadratu modulatoriem un LO sintezatoriem, tādējādi uzlabojot bezvadu raidītāju Sex uzticamību. Šī shēma arī ievērojami samazina komponentu skaitu un vairumā gadījumu arī samazina sistēmas enerģijas patēriņu.
citu mūsu produktu:
