图中,计算机通过软件计算生成表征基带信号的I、O串行数据。由双通道发送D/A转换器分离以后的I、Q分别转换成模拟信号,I、Q模拟信号经正交调制器与本地振荡器正交相乘生成射频(中间)信号,再经下变频生成所需窄带通信信号。系统中,双通道发送D/A转换选用10位,40 MS/s的双通道发射AlD9761。
AD8346用于0.8~2.5 GHz的射频正交调制,可广泛应用于数字扩频通信系统、蜂窝传输系统、无线局域网络、OPSK、GMSK、QAM、SSB调制器、频率同步等领域。
AD8346可调制的基带信号带宽为直流到70 MHz。单端2.7~5.5 V供电,静态工作状态下电流值为45 mA,休眠状态下电流仅为lμA。该器件具有较高精度,在1.9 GHz时,正交均方误差仅为l°,I/Q幅度平衡仅为0.2 dB。其优秀的相位精度和幅度平衡特性使其可直接将信号调制到射频。
其中,本地振荡接口部分通常接收来自LOIN、LOIP输入端的外接差分输入,也可由单端驱动。本地振荡接口部分包括分相器和缓冲放大器。其中,分相器由电阻和电容回路构成,将输入的L0本振信号分为精确正交的I、Q两路振荡信号,驱动两个正交的混频器。每个通路的信号通过缓冲放大器补偿信号的幅频衰落并分别通过一个单相网络增强正交精确度。在正交混频器中,一路振荡信号和由IBBP、IBBN馈入的I通道信号相乘,另一路相差90°的振荡信号和由QBBP、QBBN馈入的Q通道信号相乘。两个正交混频器的输出则通过差分一单转换器输出阻抗50 Ω。IBBP、IBBN、QBBP、QBBN的输入则经电压至电流转换器,将基带的电压信号转换成电流,然后送入混频器。
3.2AD8346在中频调制模块中的应用
根据图2的中频调制模块结构图,在通用通信信号发生器中频调制模块中,双通道D/A转换器与正交调制器共同生成射频信号。在设计中,正交调制器AD8346与双通道D/A转换器AD976l相配合能满足正交调制的设计需求。
AD976l与AD8346同将计算机软件产生的基带I、O串行数据生成中心频率为周定频率的射频调制信号,其连接关系如图4所示。AD9761在控制数据的作用下接收来自计算机生成的基带I、Q串行数据,在其内部分离I、Q数据,使其进行D/A转换,分别产生I、Q的模拟信号。其模拟信号经电阻和电容构成的交流耦合电路后送入正交调制器AD8346,在其中与LOIP、LOIN馈入的本振信号正交相乘,最后将正交相乘后的两路信号合成为调制在本振频率上的已凋信号。
电路中,为减少额外的输入信号损耗,直流偏置电路应尽可能保证I通道和Q通道的输入信号彼此一致,偏置电路的设置使每一个通道的偏置电压约为1.2 V。为此,使用2.43Ω电阻其精度应为0.1%或更高,而偏置电路和交流耦合电路的作用可使A:D8346从AD9761获取2 V峰峰值的差分信号输入,基本无电压损耗。
4.分析讨论
采用图4电路产生中心频率固定的射频信号,当调整本地振荡频率时,射频信号的中心频率可在O.8~2.5 GHz的范围变化。AD8346后接下变频网络,通过改变下变频本振,产生所需的短波和超短波通信信号,而且易于实现滤波器特性。
AD8346与AD9761采用直流耦合的方式连接。通过偏置电路,可使AD8346的输入几乎无电压损耗,并以差分输入获得近似于AD9761峰峰值电压2 V,同时,也避免引入额外的电压偏移,对I和Q通道之间输入电压的精度要求不高。但是对元器件的选择要求较高,图中的2.43 kΩ电阻要求有0.1%以上的精度,对于元器件的选择要求较严格。
由于AD9761是模拟和数字混合电路器件,因此在电路布局时应注意模拟电路地线和数字电路地线的设置和连接。一般情况下,模拟电路地线和数字电路地线应尽可能短并设置为一点连接,避免引入不必要的噪声而影响模拟电路,降低系统性能。AD8346在通用通信信号发生器中可产生常规的窄带通信信号。若要产生扩频等宽带通信信号,则需在该电路基础扩展信道编码的功能。
结束语:
借鉴“软件无线电”的设计思想,利用软件生成的数据与基本的硬件框架相结合,通过基本硬件电路在软件编程的控制下生成所需的常规窄带通信信号是对通信信号发生器设计的有益探索。这种以基本的硬件电路为基础,而以软件模块的叠加和更改作为系统的核心是今后系统设计发展的方向。