無線電接收發(fā)射技術(shù)詳解

　　另一個(gè)重要參數(shù)是變換增益（或變換損耗）。變換增益是判斷混頻器配置為有源架構(gòu)或無源架構(gòu)的重要依據(jù)。無源混頻器不包含放大信號(hào)的元件，存在插入損耗（稱為變換損耗）；而有源混頻器包含有源器件，能夠提供變換增益。

　　可以采用兩種配置實(shí)現(xiàn)有源混頻器：基于平衡（吉爾伯特單元）架構(gòu)設(shè)計(jì)的集成混頻器，或結(jié)合IF放大級(jí)的無源混頻器，提供增益而非損耗。由于集成混頻器具有放大能力，不需要額外的IF放大級(jí)補(bǔ)償插入損耗。

　　（式2）

　　變換增益（或損耗）用對數(shù)表示，單位為dB，如式2所示，是頻率的函數(shù)，定義在混頻器的整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)。為了保證最佳接收性能，變換增益/損耗的變化應(yīng)該在規(guī)定頻率范圍內(nèi)盡可能小。

　　由于無線基站通常工作在溫度波動(dòng)的環(huán)境下，應(yīng)該給出整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)變換增益/損耗的規(guī)格，而且要求變化量盡可能小。由于正常工作條件下，較小的溫度變化范圍對設(shè)計(jì)裕量的要求也較小，而設(shè)計(jì)裕量對于系統(tǒng)規(guī)劃非常有用，因此，溫度范圍在設(shè)計(jì)中是非常重要的因素。

　　混頻器在大信號(hào)下的特性利用一個(gè)稱為“1dB壓縮點(diǎn)” （該指標(biāo)也稱為壓縮點(diǎn)（IP1dB））的混頻器參數(shù)以及2階、3階交調(diào)截點(diǎn)（IP2和IP3）表示。根據(jù)式3所示線性表達(dá)式，IP1dB壓縮點(diǎn)用于預(yù)測混頻器增益降低1dB時(shí)對應(yīng)的輸入功率：

　　POUT = G × PIN（式3）

　　當(dāng)兩個(gè)頻率幾乎相同的大信號(hào)作用到混頻器的輸入時(shí)，混頻器應(yīng)該也能夠轉(zhuǎn)換微弱信號(hào)。該性能通常用3階交調(diào)截點(diǎn)（IP3）表示，該參數(shù)與噪聲系數(shù)一起表示混頻器的動(dòng)態(tài)范圍。IP3較大說明混頻器的線性度較高。混頻器數(shù)據(jù)資料還應(yīng)提供混頻器的輸入、輸出交調(diào)截點(diǎn)，利用式4，可以根據(jù)IIP3 （輸入交調(diào)截點(diǎn)）計(jì)算OIP3 （輸出交調(diào)截點(diǎn)），反之亦然：

　　OIP3 = IIP3 + G（式4）

　　式中，OIP3是混頻器的輸出交調(diào)截點(diǎn)，IIP3是輸入交調(diào)截點(diǎn)，G為變換損耗或增益。由此，對于無源混頻器，混頻器的變換損耗降低了OIP3。為了達(dá)到接收機(jī)要求的總體噪聲系數(shù)，應(yīng)該在RF或IF增益級(jí)對插入損耗進(jìn)行補(bǔ)償（噪聲系數(shù)是在設(shè)計(jì)接收機(jī)時(shí)必須考慮的另一參數(shù)）。

　　無源混頻器與有源混頻器

　　無源混頻器的主要優(yōu)勢在于它們也可以用作上變頻器。換句話說，其輸入信號(hào)可以轉(zhuǎn)換到更高頻率。上變頻器通常用于發(fā)射鏈路，它將IF信號(hào)變換到最終的發(fā)射頻率。因?yàn)闊o源混頻器既可用于發(fā)射鏈路，亦可用于接收鏈路，只需訂購一款器件或保留一款器件的庫存。

　　“直接下變頻接收機(jī)”將輸入信號(hào)直接下變頻至基帶，無需IF信號(hào)。對于這種接收機(jī)，混頻器的數(shù)據(jù)資料應(yīng)該規(guī)定另一重要參數(shù)，即端口間隔離度。該參數(shù)用于衡量LO信號(hào)和混頻器輸入信號(hào)之間的隔離度。如果端口間隔離度不足，LO將與其自身信號(hào)混頻，從而在混頻器輸出產(chǎn)生一個(gè)直流失調(diào)，進(jìn)而降低接收機(jī)性能。

　　由于混頻器對頻率進(jìn)行變換，它將產(chǎn)生新的頻率分量（稱為混頻器雜散分量）。應(yīng)該對雜散分量進(jìn)行全面分析，特別是（2RF - 2LO）、（3RF - 3LO）和更高階頻譜分量，它們與IF頻率相吻合，直接影響接收機(jī)性能。這種現(xiàn)象通常在混頻器數(shù)據(jù)資料中用2x2和3x3指標(biāo)表示。

　　除這些參數(shù)外，還必須考慮集成度。將混頻器內(nèi)核與LO放大器、非平衡變壓器和LO開關(guān)集成在一起對于一些應(yīng)用非常有益。

五、為無線基站選擇高線性度混頻器

　　通用PCB接收機(jī)布板提高設(shè)計(jì)靈活性

　　目前，針對不同頻率范圍采用同一電路板布局可有效減輕開發(fā)工作的負(fù)荷。只需改動(dòng)少數(shù)關(guān)鍵元件，即可將900MHz GSM接收機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于1800MHz GSM系統(tǒng)。

　　引腳兼容的混頻器系列產(chǎn)品非常適合采用同一通用PCB布局支持多頻段無線架構(gòu)的應(yīng)用。最終目標(biāo)是開發(fā)一個(gè)電路布局用于多種標(biāo)準(zhǔn)的無線基站，支持GSM、UMTS、WiMAX™和LTE應(yīng)用。

　　例如，接收鏈路中，類似于MAX2029的無源混頻器可以對接收信號(hào)進(jìn)行下變頻，而同樣的混頻器可以在發(fā)送鏈路對IF信號(hào)進(jìn)行上變頻，將其轉(zhuǎn)換到最終發(fā)射頻率。圖2所示電路中集成了所有外部元件：LO緩沖放大器、非平衡變壓器和LO開關(guān)。

　　圖2. 無源混頻器框圖

　　作為下變頻器，MAX2029可提供36.5dBm的IIP3、27dBm的IP1dB、6.5dB的變換損耗以及6.7dB的噪聲系數(shù)。由于MAX2029的SiGe處理工藝大大提高了器件性能，非常適合要求超高線性度和低噪聲系數(shù)的基站應(yīng)用。

　　2RF - 2LO抑制（-10dBm RF輸入信號(hào)時(shí)為72dBc）有助于降低中心頻率附近諧波分量的濾波要求，從而簡化濾波器設(shè)計(jì)，提高性價(jià)比。MAX2029擴(kuò)展了815MHz至1000MHz的低端頻率范圍。作為引腳兼容的混頻器系列（包括MAX2039和MAX2041）產(chǎn)品的一員，MAX2029允許接收機(jī)采用同一PCB布局支持不同頻率范圍、不同通信標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。

　　有源混頻器既可采用平衡式（吉爾伯特單元）設(shè)計(jì)，亦可采用無源混頻器與IF放大器相組合的形式。例如，MAX9986即采用了第二種配置。較低的噪聲系數(shù)允許混頻器之前采用很低的RF增益，有助于改善接收機(jī)的線性度。另一方面，如果為了降低串聯(lián)噪聲系數(shù)而增大混頻器前級(jí)的增益時(shí)，混頻器必須具備足夠高的線性度，以保證接收機(jī)的整體線性度指標(biāo)。

　　正確選擇混頻器

　　從互聯(lián)網(wǎng)搜索混頻器時(shí)，很難篩選出不同混頻器的全部技術(shù)指標(biāo)列表，需要做出優(yōu)化選擇。幸運(yùn)的是，我們提供基于web的參數(shù)搜索工具，幫助您完成這項(xiàng)工作。設(shè)計(jì)工程師可利用參數(shù)搜索工具快速找到最合適的IC。在一個(gè)網(wǎng)頁即可顯示所有檢索要求，列出篩選結(jié)果和相關(guān)型號(hào)。更改任何檢索條件都將立即刷新型號(hào)列表。檢索功能包括：單擊篩選框、滑動(dòng)條篩選控制、多級(jí)篩選及其它多項(xiàng)提示工具。提供了一種最便捷的型號(hào)查找途徑。

　　圖3所示的搜索結(jié)果列出了具有10dB增益、專為基站設(shè)計(jì)的有源混頻器。推薦型號(hào)為MAX9986。點(diǎn)擊型號(hào)鏈接，即可直接進(jìn)入該器件的快速瀏覽網(wǎng)頁，找到相關(guān)的數(shù)據(jù)資料、應(yīng)用筆記及其它更多信息。

　　圖3. 該web工具能夠列出符合篩選條件的產(chǎn)品—在用戶做出決定之前！

　　利用Maxim的web工具進(jìn)行參數(shù)搜索，能夠得到符合一組篩選條件的產(chǎn)品型號(hào)—在用戶做出決定之前。“智能”搜索算法只顯示符合規(guī)格要求的器件。用戶不能選擇排除所有型號(hào)。該參數(shù)搜索工具采用最新版的Web 2.0技術(shù)，無需在用戶系統(tǒng)上安裝任何插件。

六、方波發(fā)生器電路圖

　　組成的問路改為兩個(gè)二極管（VDl）和VD2）和電阻（R1和RPl）構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)．使電容器Cl的充放電時(shí)間常數(shù)不等，達(dá)到

　　改變占空比的目的。它是利用電容兩端電壓Uc1即運(yùn)算放大器Al的②腳與@腳相比較，由此決定輸出電壓u。的極性是¨正還是負(fù)。u的極性又決定通過電容C1的電流是充電（使Uc增加）．還是放電（使u c，減少）；而uc1的大小再次決定Un的極性。如此不斷反復(fù)，產(chǎn)生了方波。