變頻器基礎(chǔ)知識(shí) 20110315.ppt

1、變頻模塊,20110315,博威科技,2,目錄,1 綜述 2 基本概念 3 混頻器基礎(chǔ)知識(shí) 4 濾波電路基礎(chǔ)知識(shí) 5 變頻器整機(jī)部分,博威科技,3,1 綜述,通訊變頻模塊的使用環(huán)境簡(jiǎn)介 通訊變頻模塊的基本原理和作用 通訊變頻模塊方框圖 通訊變頻模塊的關(guān)鍵技術(shù),博威科技,4,1 綜述,基本概念,變頻單元是數(shù)字光纖直放站重要組成部分之一, 其功能是將數(shù)字光纖近端機(jī)耦合基站下行射頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)雙工器送入主機(jī)移頻模塊，主機(jī)移頻模塊將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)送入近端中頻板，近端中頻板將中頻信號(hào)處理后由光通訊傳送給數(shù)字光纖遠(yuǎn)端機(jī)，數(shù)字光纖遠(yuǎn)端機(jī)中頻板進(jìn)行處理后還原出中頻信號(hào)，再送入從機(jī)移頻模塊，從機(jī)移頻模塊將

2、中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為射頻信號(hào)，經(jīng)功放，雙工器送到轉(zhuǎn)發(fā)天線發(fā)送出去；同時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)天線接收來(lái)自手機(jī)的上行信號(hào)，反向經(jīng)過(guò)類似的寬帶放大后，將增強(qiáng)的信號(hào)通過(guò)光纖發(fā)向基站天線,博威科技,5,1 綜述,1)完成射頻信號(hào)轉(zhuǎn)中頻信號(hào)，中頻信號(hào)轉(zhuǎn)射頻信號(hào)； 2)通過(guò)增益調(diào)整，ALC等控制為近，遠(yuǎn)端中頻板提供能夠識(shí)別并具有一定質(zhì)量的電平信號(hào),變頻分類,主要作用,1.上變頻 2. 下變頻,博威科技,6,1 綜述,變頻模塊方框圖,博威科技,7,1 綜述,1、PLL技術(shù) 2、中頻濾波器 3、混頻器,關(guān)鍵技術(shù),博威科技,8,2 PLL 基礎(chǔ)知識(shí),PLL(Phase Locked Loop)： 為鎖相回路或鎖相環(huán)，PLL用于振蕩器

3、中的反饋技術(shù)。 許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號(hào)與內(nèi)部的振蕩信號(hào)同步，利 用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的,PLL基礎(chǔ)知識(shí),博威科技,9,2 PLL基礎(chǔ)知識(shí),1、鑒相器（PD,Phase Detector） 2、環(huán)路濾波器（LF,Loop Filter） 3、壓控振蕩器（VCO,Voltage Controlled Oscillator） 4、基準(zhǔn)輸入信號(hào),PLL基本組成,博威科技,10,2 PLL基礎(chǔ)知識(shí),1、模擬鎖相環(huán) 2、數(shù)字鎖相環(huán) 現(xiàn)在所使用的鎖相環(huán)頻率合成器大都是數(shù)字的,2 鎖相環(huán)分類,博威科技,11,2 PLL基礎(chǔ)知識(shí),PLL方框圖,博威科技,12,2 PLL基礎(chǔ)知識(shí),頻

4、率范圍：指頻率合成器輸出最低頻率輸出最高頻率之間的范圍 頻率間隔：指頻率合成器兩個(gè)相鄰輸出頻率之間最小間隔 頻率的穩(wěn)定度：隨著工作點(diǎn)電壓、電流、濕度、溫度以及時(shí)間長(zhǎng)短（老化）等因素的隨機(jī)變化，頻率相對(duì)準(zhǔn)確度也隨機(jī)變化。由溫度和時(shí)間兩個(gè)因素產(chǎn)生的頻率變化，定義了溫度頻率穩(wěn)定度和時(shí)間頻率穩(wěn)定度。時(shí)間頻率穩(wěn)定度又分為長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度和短期頻率穩(wěn)定度,PLL基礎(chǔ)概念,博威科技,13,2 PLL基礎(chǔ)知識(shí),相位噪聲是用來(lái)衡量本振等單音信號(hào)頻譜純度的一個(gè)指標(biāo)，在時(shí)域表現(xiàn)為信號(hào)過(guò)零點(diǎn)的抖動(dòng)。理想的單音信號(hào)，在頻域應(yīng)為一脈沖，而實(shí)際的單音總有一定的頻譜寬度，如下面所示。一般的本振信號(hào)可以認(rèn)為是隨機(jī)過(guò)程對(duì)單音調(diào)相的

5、過(guò)程，因此信號(hào)所具有的邊帶信號(hào)被稱為相位噪聲。相位噪聲在頻域的可以這樣定量描述：偏離中心頻率多少Hz處，單位帶寬內(nèi)的功率與總信號(hào)功率相比。 雜散抑制：指與輸出頻率不相干的無(wú)用頻率成分與載波電平的比值，以dBc 表示 頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間（信道轉(zhuǎn)換時(shí)間）：指振蕩器從相對(duì)穩(wěn)定的一個(gè)工作頻率變化到另一指定的工作頻率并達(dá)到系統(tǒng)要求所需的時(shí)間。顯然，頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間越短越好,2 PLL主要技術(shù)指標(biāo),博威科技,14,2 PLL基礎(chǔ)知識(shí),PLL主要廠家：模擬器件公司（ADI)、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（NS)、德州儀器（TI) 市場(chǎng)主要型號(hào)：ADF4111（ADI)、LMX2346（NS)、TRF3750(TI),PLL主要

6、生產(chǎn)廠家,博威科技,15,3 混頻器基礎(chǔ)知識(shí),混頻器簡(jiǎn)介,在無(wú)線電技術(shù)中，很多地方都需要混頻器。在接收電路中，為了更好低放大和選擇信號(hào)，需要將高頻信號(hào)的頻率降低，變成中頻信號(hào)。在發(fā)射電路中，為將發(fā)射頻率和接收頻率右所區(qū)別，還需要將高頻信號(hào)的頻率升高,博威科技,16,3 混頻器基礎(chǔ)知識(shí),混頻器的基本符號(hào),博威科技,17,3 混頻器基礎(chǔ)知識(shí),混頻器工作原理,從信號(hào)輸入電路過(guò)來(lái)的高頻調(diào)幅信號(hào)與本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的高頻等幅信號(hào)同時(shí)加到混頻器的輸入端，經(jīng)混頻后，通過(guò)非線性器件的作用，在電流中產(chǎn)生各種新的頻率成分，然后通過(guò)選聘電路，取出所需要的信號(hào),博威科技,18,混頻器基礎(chǔ)知識(shí),RF-LO隔離度： 為了減小

7、LO對(duì)射頻信號(hào)的影響，和避免射頻信號(hào)的損耗而加大噪聲系數(shù)一般要求RF-LO要相互隔離。 2. RF-IF隔離度： 為了減小RF到IF的泄露,要求RF-IF要相互隔離。 3. LO-IF 隔離度: 為了減小LO到IF的泄露,要求LO-IF要相互隔離,混頻器基本概念,博威科技,19,混頻器基礎(chǔ)知識(shí),4. 變頻損耗/增益 混頻器射頻輸入端RF輸入信號(hào)與IF 輸出端信號(hào)電平的比值即 變頻增益、或變頻損耗。 5. 1dB壓縮點(diǎn) 增加混頻器 RF輸入信號(hào)電平，觀察IF輸出信號(hào)，當(dāng)混頻器的 變頻增益、或變頻損耗比原值下降1dB時(shí)記錄此時(shí)的RF信號(hào)電平，即為混頻器1dB壓縮 6. 噪聲系數(shù)： 混頻器 RF輸入

8、端信號(hào)信噪比，與混頻器IF輸出信號(hào)信噪比的比值即混頻器的 噪聲系數(shù),混頻器基本概念,博威科技,20,3 混頻器基礎(chǔ)知識(shí),7. 三階交調(diào)： 當(dāng)兩個(gè)在工作頻帶內(nèi)頻率間隔較小的信號(hào)f1和f2同時(shí)輸入混頻器時(shí)，由于混頻器的非線形，會(huì)產(chǎn)生交調(diào)失真，由于三階交調(diào)分量2f1-f2和2f2-f1最易落在工作頻帶內(nèi)，該分量與本振混頻產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)對(duì)正常的中頻信號(hào)造成干擾，因而三階交調(diào)也是混頻器的一個(gè)重要指標(biāo)。 8. 駐波比： 混頻器的各端口的駐波比反映了輸入輸出是否與級(jí)聯(lián)電路是否匹配,混頻器基本概念,博威科技,21,3 混頻器基礎(chǔ)知識(shí),1、混頻后輸出的信號(hào)包絡(luò)變化規(guī)律決定于接收信號(hào)。 2、混頻器只改變高頻信號(hào)的頻

9、率，并沒(méi)有改變振幅變化規(guī)律,混頻器的特點(diǎn),博威科技,22,3 混頻器基礎(chǔ)知識(shí),主要生產(chǎn)廠家：WJ、M/A COM、Z-COM、,主要生產(chǎn)廠家,博威科技,23,4 濾波電路基礎(chǔ)知識(shí),濾波器具有選頻功能，在電路中用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻率分隔，使所需頻率的信號(hào)通過(guò)，而抑制不需要的信號(hào)頻率,博威科技,24,4濾波電路基礎(chǔ)知識(shí),1、低通濾波器（LPF） 2、高通濾波器（HPF） 3、帶通濾波器（BPF） 4、帶阻濾波器（BEF）,濾波電路分類,博威科技,25,4濾波電路基礎(chǔ)知識(shí),博威科技,26,4 濾波電路基礎(chǔ)知識(shí),晶體濾波器 陶瓷濾波器 聲表濾波器,常用的中頻濾波器有下列幾種,博威科技,27,5 變頻模塊主

10、要組成,變頻模塊組成,PLL部分 中頻濾波部分 中頻放大部分 混頻器部分,博威科技,28,5 變頻模塊主要組成,在變頻模塊中主要為混頻器提供精確的本地振蕩頻率；,PLL部分主要作用,博威科技,29,5 變頻模塊主要組成,頻綜環(huán)路的具體實(shí)現(xiàn)框圖,博威科技,30,變頻模塊主要組成,頻綜環(huán)路的具體實(shí)現(xiàn)框圖,博威科技,31,變頻模塊主要組成,如上圖，我們公司采用的一個(gè)方案，頻綜是集成了VCO與PLL , 體積小 成本低 性能好,博威科技,32,5變頻模塊主要組成,PLL關(guān)鍵器件,博威科技,33,變頻模塊主要組成,混頻器具體實(shí)現(xiàn)電路圖,博威科技,34,變頻模塊主要組成,接收機(jī)前端接收到的高頻微弱信號(hào)進(jìn)行

11、放大，濾波并經(jīng)混頻器混頻后轉(zhuǎn)換為211MHz的中頻信號(hào),如上圖所示 ，考慮到混頻器的輸入1dB壓縮點(diǎn)電平為9dBm，而在實(shí)際電路中輸入電平離飽和輸入電平留有10dB的余量，即要求混頻器RF輸入端口的電平不得超過(guò)-1dBm，最大輸入信號(hào)電平為-10dBm，這就要求接收機(jī)混頻器之前通道增益不得超過(guò)9dB。因此在射頻通道中，引入了型3dB衰減器。這樣在射頻輸入信號(hào)最大為-10dBm時(shí)，到達(dá)混頻器的輸入端口電平約為-3dBm，能有效地保證傳輸信號(hào)的質(zhì)量，而不失真。同時(shí)可以改善通道線性，大大降低阻塞信號(hào)高階交調(diào)產(chǎn)物的電平。,博威科技,35,關(guān)鍵器件資料,博威科技,36,中頻濾波電路,中頻濾波電路具體實(shí)現(xiàn)圖,博威科技,37,中頻濾波電路,如上圖所示，從混頻器輸出的中頻信號(hào)，首先經(jīng)過(guò)一LC低通濾波器，然后進(jìn)行二級(jí)中頻放大。二級(jí)放大分別由Mini司的MAV-11SM及ERA-2SM完成，兩種放大器均為單片放大器，供電方式都為單電源供電，選用MAV-11SM的原因是該器件P-1高而增益偏低，這樣就有比較高的P-1回退，而其噪聲系數(shù)較低，用于中頻第一級(jí)也可降低整個(gè)通道的噪聲系數(shù)；第二級(jí)放大器ERA-2SM的P-1只有12.4dBm，當(dāng)輸入-15dBm的GMSK信號(hào)時(shí)，ERA-2SM輕微飽和，輸出電平收