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WiMAX通信射頻系統(tǒng)設(shè)計

作者: 時間:2011-03-30 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  3 工作流程

  采用時分雙工工作方式,當(dāng)基帶控制的收發(fā)開關(guān)信號為高電平時,工作在發(fā)時隙,基帶送出的I、Q 信號經(jīng)調(diào)制、上變頻、功率放大和中頻、濾波后經(jīng)開關(guān)由天線發(fā)射至接收端;在接收端,基帶控制的收發(fā)開關(guān)信號此時為低高電平,系統(tǒng)工作在收時隙,接收的信號經(jīng)開關(guān)、低噪放、下變頻、相應(yīng)、中頻濾波,解調(diào)出I、Q 基帶信號送至基帶信號處理單元。系統(tǒng)工作流程如圖1所示。

  

  圖1 系統(tǒng)工作流程圖

  4 主要技術(shù)指標(biāo)的實現(xiàn)與指標(biāo)分配

  4.1 發(fā)射功率的實現(xiàn)

  由于系統(tǒng)的基帶采用OFDM 調(diào)制技術(shù),OFDM是無線系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù),是一種多載波傳輸技術(shù)。多載波傳輸技術(shù)相對于單載波傳輸技術(shù)而言有很多優(yōu)點,例如抗多徑干擾,抗突發(fā)噪聲和有效地克服頻率選擇衰落。但OFDM 技術(shù)的一個主要缺點就是具有很高的峰均功率比( PAPR) ,高的峰值容易引起非線性失真; 同時,由于系統(tǒng)采用較高的64QAM 等調(diào)制方式,對系統(tǒng)的線性要求較高,針對以上問題,在及選用器件時,為保證系統(tǒng)工作在線性區(qū)域,所有器件均要求在其P1 dB 回退10 dB 工作。

  功放的難點主要是末級功放的,本系統(tǒng)末級功放選用SIRENZA 公司生產(chǎn)的SZA5044,其輸出P1 dB 為29 dBm,功率回退10 dB,其輸出線性功率為19 dBm,功放末級有一無源收發(fā)開關(guān)、抑制諧波分量的低通濾波器及MCX 插座,其插入損耗總和為1. 6 dB,在插座輸出口輸出的線性功率為17. 4 dBm,滿足設(shè)備技術(shù)指標(biāo)要求;同時,SZA5044的增益為28 dB,為保證設(shè)備技術(shù)指標(biāo)16 dBm 功率輸出,SZA5044 輸入功率要求- 9 dBm,功放前級的射頻開關(guān)、數(shù)控衰減器及濾波器的插入損耗總和為4. 4 dB,要求TRF2436 的線性功率輸出- 4. 6 dBm,TRF2436 其輸出P1 dB 為22 dBm,線性功率輸出12 dBm,滿足技術(shù)指標(biāo)要求。

  4.2 發(fā)射通道ALC的實現(xiàn)

  由于系統(tǒng)針對點對多點設(shè)計,基站的AGC 不能工作,基站的接收增益相對固定,為保證系統(tǒng)正常,基站端通過測試上行接收基帶I、Q 的功率電平,與標(biāo)準(zhǔn)I、Q 的功率電平比較,計算出功率誤差,送至用戶端,通過軟件開環(huán)控制用戶端上行的發(fā)射功率;為保證有足夠的動態(tài),以適應(yīng)衰落的影響,指標(biāo)規(guī)定用戶端的ALC 控制范圍大于50 dB,步徑1 dB。

  本系統(tǒng)的ALC 由SE7051L10 提供30dB ALC 控制范圍,步徑1 dB; 同時,數(shù)控衰減器提供28 dB 的ALC 控制范圍,步徑4 dB,在實際應(yīng)用中,實際測試一ALC 控制表格,按實際衰減量從小到大排列,步徑1 dB,通過安捷侖公司的89601 軟件實際測量發(fā)射功率電平,同時保證在50 dB 的動態(tài)范圍內(nèi),發(fā)射的相對矢量誤差小于- 31 dB。在正常工作時,基帶軟件根據(jù)當(dāng)前ALC 控制信號所在控制表格的位置和基站測量的功率誤差,動態(tài)調(diào)整用戶端發(fā)射功率,保證系統(tǒng)正常工作。

  4.3 發(fā)射機EVM指標(biāo)實現(xiàn)

  發(fā)射機相對矢量誤差是衡量發(fā)射機綜合技術(shù)指標(biāo)之一,由基帶I、Q 的正交誤差、幅度平衡,本振的相位噪聲,混頻器和功放( PA) 線性技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)頻偏等決定。針對本射頻系統(tǒng)而言,I、Q 的正交誤差主要通過PCB 板I、Q 信號走線嚴(yán)格等長來控制;幅度平衡可通過運算放大器的增益控制電阻來調(diào)整; 由于本射頻系統(tǒng)選用TRF2436 作為二次混頻的主芯片,混頻器集成在芯片內(nèi)部,無法控制; 發(fā)射EVM 主要由本地振蕩器的相位噪聲決定,通過合理選用VCTCXO,優(yōu)化環(huán)路濾波器等措施,保證射頻本地振蕩器的相位噪聲指標(biāo)滿足- 88 dBc@ 1 kHz、- 90 dBc@10 kHz,從而保證TRF2436 輸出最終功率0 dBm時,其相對矢量誤差達到- 34. 5 dB;對本系統(tǒng)而言,功放的合理設(shè)計決定了發(fā)射機相對矢量誤差。

  如前所述,本系統(tǒng)選用的末級功放,在輸出功率為16 dBm 時,其相對矢量誤差為2% ( - 34 dB) ,通過計算系統(tǒng)的相對矢量誤差為- 32. 5dB,滿足技術(shù)指標(biāo)要求。


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