通過 3G Femto 基站的模擬前端實現家庭無線連接
發布時間:2019-12-02 來源:Thomas Cameron 和 Peadar Forbes 責任編輯:wenwei
【導讀】設想一下,某個設備可以在您的家中提供高品質的手機接聽,允許您和您的家人無限製地使用語音和數據通信,而且每月的費用很低。Femto 基站就是這樣的設備,甚至還能提供更多的功能,它通常還被稱為“家庭基站”。當把這種小型無線設備放置在家裏或辦公室內時,它可以改善本地無線覆蓋,並將極大地改變無線基礎設施的麵貌。
圖 1 顯xian示shi了le家jia庭ting基ji站zhan概gai念nian。傳chuan統tong基ji站zhan用yong於yu提ti供gong廣guang域yu覆fu蓋gai,而er家jia庭ting基ji站zhan用yong於yu在zai住zhu宅zhai等deng小xiao型xing區qu域yu中zhong提ti供gong無wu線xian覆fu蓋gai。家jia庭ting基ji站zhan通tong過guo用yong戶hu的de互hu聯lian網wang寬kuan帶dai連lian接jie將jiang移yi動dong手shou機ji的de通tong信xin流liu量liang路lu由you至zhi網wang絡luo,因yin此ci減jian輕qing了le無wu線xian電dian通tong信xin網wang絡luo的de通tong信xin流liu量liang。家jia庭ting基ji站zhan不bu僅jin可ke以yi提ti高gao網wang絡luo容rong量liang,同tong時shi還hai減jian少shao了le信xin號hao的de回hui程cheng路lu徑jing、降(jiang)低(di)了(le)功(gong)耗(hao)以(yi)及(ji)運(yun)營(ying)商(shang)的(de)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)。此(ci)外(wai),它(ta)還(hai)使(shi)運(yun)營(ying)商(shang)能(neng)夠(gou)參(can)與(yu)競(jing)爭(zheng),從(cong)而(er)為(wei)信(xin)號(hao)覆(fu)蓋(gai)不(bu)佳(jia)的(de)家(jia)庭(ting)提(ti)供(gong)通(tong)信(xin)服(fu)務(wu)。運(yun)營(ying)商(shang)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)用(yong)戶(hu)的(de)手(shou)機(ji)月(yue)費(fei)來(lai)補(bu)貼(tie)家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)的(de)投(tou)入(ru)成(cheng)本(ben)。當(dang)處(chu)於(yu)家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)的(de)覆(fu)蓋(gai)區(qu)域(yu)內(nei)時(shi),所(suo)有(you)的(de)手(shou)機(ji)費(fei)用(yong)都(dou)包(bao)括(kuo)在(zai)家(jia)庭(ting)開(kai)銷(xiao)預(yu)算(suan)內(nei),允(yun)許(xu)無(wu)限(xian)製(zhi)地(di)使(shi)用(yong)語(yu)音(yin)和(he)數(shu)據(ju),而(er)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)很(hen)高(gao)的(de)月(yue)度(du)費(fei)用(yong)。由(you)於(yu)距(ju)離(li)家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)很(hen)近(jin),因(yin)此(ci)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)達(da)到(dao)很(hen)高(gao)的(de)連(lian)接(jie)質(zhi)量(liang),而(er)且(qie)還(hai)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)手(shou)機(ji)的(de)電(dian)池(chi)耗(hao)電(dian)量(liang)。家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)克(ke)服(fu)了(le)來(lai)自(zi)基(ji)站(zhan)的(de) 3G 信號穿透牆壁的局限性,允許高速訪問移動數據服務,例如瀏覽互聯網、下載音樂和在手機上觀看視頻。

圖 1. Femto 基站與宏基站對比。
與 Wi-Fi 路由器類似,家庭基站也基於久經考驗的無線基礎設施標準(UMTS、CDMA)。它與許多新興的標準兼容,能夠利用運營商擁有的頻段提供高效、強(qiang)大(da)的(de)無(wu)線(xian)連(lian)接(jie)。由(you)於(yu)它(ta)兼(jian)容(rong)現(xian)有(you)的(de)手(shou)機(ji),這(zhe)種(zhong)連(lian)接(jie)對(dui)於(yu)用(yong)戶(hu)來(lai)說(shuo)是(shi)透(tou)明(ming)的(de)。與(yu)將(jiang)數(shu)十(shi)或(huo)數(shu)百(bai)個(ge)基(ji)站(zhan)聚(ju)集(ji)到(dao)核(he)心(xin)網(wang)絡(luo)的(de)宏(hong)蜂(feng)窩(wo)網(wang)絡(luo)不(bu)同(tong),家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)網(wang)關(guan)必(bi)須(xu)管(guan)理(li)數(shu)千(qian)甚(shen)至(zhi)數(shu)百(bai)萬(wan)個(ge)家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)節(jie)點(dian)。
由於必須提供與無線電通信基站相當的服務質量 (QoS),並且成本必須與手機類似,家庭基站給無線電設計師帶來了獨特的挑戰。家庭基站必須提供高質量的語音服務和高速移動數據服務(EVDO 和 HSPA),而er且qie使shi用yong成cheng本ben必bi須xu僅jin相xiang當dang於yu宏hong節jie點dian的de一yi小xiao部bu分fen。為wei了le應ying對dui這zhe些xie挑tiao戰zhan,家jia庭ting基ji站zhan的de設she計ji必bi須xu利li用yong低di成cheng本ben的de製zhi造zao技ji術shu以yi及ji高gao度du集ji成cheng的de電dian路lu來lai縮suo短duan校xiao準zhun和he測ce試shi時shi間jian。由you於yu家jia庭ting基ji站zhan應ying用yong於yu家jia庭ting,所suo以yi它ta們men必bi須xu小xiao巧qiao、成本低且可由用戶自行安裝。雖然家庭基站的發射功率較低 —大約為 100 mW—,但必須注意無線環境問題,以減輕幹擾,滿足監管要求。3G 家庭基站必須監測 UMTS 信道以檢測附近的基站,並且還應監測 GSM 信道,以便當用戶離開家庭基站區域時,可以進行恰當的網絡切換。
家庭基站可被視為兩種截然不同的功能:模擬前端和基帶處理器。作為本文討論的主題,前端用於將數字數據流轉換成發射電路中的 RF 信號,並在接收鏈中將 RF xinhaozhuanhuanhuishuzishujuliu。zaishejiqianduanshi,xuyaozaijichengduhexingnengzhijianjinxingqushe。suiranlisanxingjiejuefangankeyidingzhiyitigongzuijiadexingneng,danshiqichengbenduiyujiatingjizhanlaishuoshibukejieshoude。xiangfan,wanquanjichengxingjiejuefangankeyitigongzuididechengben,danxingnengkenengshaoxianbuzu。

圖 2. 基於 ADI 芯片組實現的家庭基站模擬前端。
圖 2 顯示了一個在 UMTS 頻段 1 中支持本地基站工作並在 850 MHz、900 MHz、1800 MHz、1900 MHz 和 2100 MHz 頻段中監測信號的家庭基站的高級框圖。AD98631 混合信號前端 (MxFE®) 基帶收發器、ADF46022 集成無線電收發器、ADL55423 和 ADL53204 線性放大器、開關、濾波器以及其他相關支持電路共同構成了一個緊湊、高性能的家庭基站前端。下麵詳細說明了框圖中突出顯示的模塊。
在發射端,數字基帶將 12 位並行數據流饋入 AD9863,在此,數據流被轉換成模擬 I/Q 基帶信號。基帶信號由 ADF4602 轉換成 RF 信號,然後經 ADL5542 和 ADL5320 增益級放大後發送到雙工器。功率檢測器用於監測 RF 輸出。單極六投 (SP6T) 開關用於選擇哪個發射或接收監測鏈連接到單個天線。該信號鏈在 RF 輸出連接器處提供 13 dBm 的輸出功率,滿足了 3GPP 標準 TS25.104 標準中定義的發射 ACLR 規格。
接收鏈包括用於監測主路徑的表麵聲波 (SAW) 濾波器和 SPDT 開關。匹配模塊由適用於每個接收端口的簡單串聯/並聯電抗器組成。ADF4602 具有三個接收器輸入引腳:一個用於頻段 1,另外兩個分別用於高頻段監測功能和低頻段監測功能。頻段 1 接收功能可在 1960 MHz(用於接收上行信號)和 2140 MHz(用於監測下行頻率)之間切換。ADF4602 降頻並過濾所選的 RF 信號以獲得基帶 I/Q 信號。基帶信號由 AD9863 中的雙 ADC 進行采樣,並轉換成適用於數字基帶的雙 12 位並行比特流。
這種功能分區為設計師提供了靈活性,從而確保信號鏈高性能運行,並允許選擇轉換器的速度和分辨率以滿足應用場合的要求。ADI 解(jie)決(jue)方(fang)案(an)使(shi)設(she)計(ji)師(shi)可(ke)以(yi)將(jiang)模(mo)擬(ni)前(qian)端(duan)與(yu)市(shi)售(shou)的(de)基(ji)帶(dai)功(gong)能(neng)結(jie)合(he)起(qi)來(lai),從(cong)而(er)加(jia)快(kuai)家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)設(she)計(ji)的(de)上(shang)市(shi)速(su)度(du),同(tong)時(shi)隨(sui)著(zhe)家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)市(shi)場(chang)的(de)成(cheng)熟(shu),還(hai)具(ju)有(you)能(neng)在(zai)未(wei)來(lai)整(zheng)合(he) ADI 技術的好處。
ADF4602 集成無線電收發器
ADF4602(如圖 3 所示)不僅是一個提供無與倫比的集成能力的 3G 收發器,同時還是一個非常適合高性能 3G 家庭基站的功能組。接收器基於直接轉換架構,是高度集成的寬帶 CDMA (W-CDMA) 接收器的理想選擇,同時它還安全集成了所有級間濾波器,因此縮減了物料清單 (BOM)。接收基帶濾波器提供可選擇的帶寬,因此既允許接收 W-CDMA 無線電信號,也允許接收 GSM-EDGE 無線電信號。可選擇的帶寬與多頻段 LNA 輸入結構相結合,使得 GSM/EDGE 信號可作為 UMTS 家庭基站的一部分進行監測。
ADF4602 包含兩個完全集成的可編程頻率合成器,用於產生發射和接收本機振蕩器 (LO) 信號。該設計采用小數 N 分頻架構來實現低噪聲和快速的鎖定時間。已為發射和接收合成器完全集成了所有必要的元件,包括環路濾波器、VCO 和諧振元件。VCO 以高頻段頻率的兩倍和低頻段頻率的四倍運行,最大限度地降低了 VCO 在所需頻率下的泄漏功率以及 VCO 的調諧範圍要求。VCO 采cai用yong多duo頻pin段duan結jie構gou以yi覆fu蓋gai寬kuan泛fan的de工gong作zuo頻pin率lv範fan圍wei。設she計ji結jie合he了le頻pin率lv校xiao準zhun和he幅fu度du校xiao準zhun功gong能neng,以yi確que保bao振zhen蕩dang器qi始shi終zhong發fa揮hui最zui佳jia的de性xing能neng。完wan全quan獨du立li的de校xiao準zhun可ke在zai 200 µs 的 PLL 鎖定時間內完成,無需用戶輸入。片內 VCO 輸出被饋送到調諧緩衝器級,然後饋送到正交信號發生電路中。調諧緩衝器可以確保在 VCO 傳輸過程中產生最小的電流和最少的與 LO 相關的噪聲。正交信號發生器能夠產生高精度的、用於驅動調製器和解調器的相位信號。此外,還采取了特別的預防措施,以在發射和接收鏈之間提供頻分雙工 (FDD) 係統所要求的隔離。

圖 3. ADF4602 結構框圖。
接收器前端包括三個高性能單端低噪聲放大器 (LNA),從而使器件支持三頻段應用場合。兩個放大器適合在從 1800 MHz 到 2170 MHz 的高頻段工作,另一個放大器適合在從 824 MHz 到 960 MHz 的頻段範圍內工作。此外,還完全集成了級間 RF 濾波功能,以確保外部帶外阻斷器在混頻級之前恰當地進行信號衰減。單端 50 Ω 輸入結構簡化了連接,並減少了小尺寸單端雙工器所需的匹配元件數量。卓越的器件線性度允許在使用各種 SAW 和陶瓷濾波雙工器時獲得出色的性能。
高線性度解調器電路用於將 RF 信號轉換成基帶同相和正交分量。包括兩個解調器部分:一個優化用於高頻段 LNA 輸shu出chu,另ling一yi個ge優you化hua用yong於yu低di頻pin段duan輸shu出chu。高gao頻pin段duan和he低di頻pin段duan輸shu出chu結jie合he在zai一yi起qi,直zhi接jie傳chuan輸shu到dao基ji帶dai低di通tong濾lv波bo器qi的de第di一yi級ji,這zhe可ke以yi在zai基ji帶dai放fang大da之zhi前qian減jian少shao最zui大da的de阻zu斷duan信xin號hao。接jie收shou器qi合he成cheng器qi部bu分fen通tong過guo VCO 分配係統為混頻器正交 LO 驅動。可編程的分頻器允許對高頻段和低頻段使用相同的 VCO。解調器和 VCO 分配電路經過精心設計和布局,可以實現優異的 90° 正交相位和幅度匹配。
基帶部分包含分布式增益和濾波功能,能夠提供最大為 54 dB 的增益和 60 dB 的增益控製範圍。通過精心設計,可以將通帶紋波、群延時、信號損耗和功耗保持在最低水平。濾波器在在製造過程中進行了校準,可以提供高水平的精度且易於使用。提供兩種可選擇的七 階基帶濾波器:一種用於 W-CDMA,具有 1.92 MHz 的截止頻率;另一種適用於 GSM,具有 100 kHz 的截止頻率。
在 W-CDMA 模式下,ADF4602 可以在整個接收信號鏈中提供 102 dB 的增益和 90 dB 的增益控製範圍。RF 前端包含 30 dB 的控製範圍:LNA 中為 18 dB,混頻器跨導級中為 12 dB。兩個基帶有源濾波器級各自提供 18 dB 的增益控製範圍,調節步進為 6 dB。這可以在三個 12 dB 的步進中實現 36 dB 的總增益控製範圍。可變增益放大器 (VGA) 可以實現 24 dB 的增益控製範圍,調節步進為 1 dB。為了簡化編程並確保最佳的接收器性能和動態範圍,隻需對所需的總接收增益進行編程即可;ADF4602 可以解碼增益設置並在不同模塊之間自動分配增益。
發射器采用一種創新的直接變頻調製器,不僅可以實現高線性度和低噪聲,同時還消除了安裝外部發射 SAW 濾波器的必要性。用於 I 和 Q 信道的直流耦合差分基帶接口支持從 1.05 V 至 1.4 V 的寬範圍輸入共模電壓 (VCM)。允許的最大信號擺幅峰值為 550 mV,這與 I 和 Q 信道的 1.1 V p-p 差分範圍相對應。在正交調製器之前,基帶輸入信號通過截止頻率為 4 MHz 的二階 Butterworth 濾波器,從而濾除帶外雜散信號。校準技術可在整個頻率範圍和環境條件下保持準確的 I/Q 平衡和相位,確保滿足 3GPP 載波泄漏、EVM 和 ACLR 要求,並在所有條件下都具有良好的裕量。ADF4602 可在 190 MHz 頻率偏置下提供 –163 dBm/Hz 的寬帶本底噪聲以及 –8 dBm 的輸出功率,同時還滿足有關 EVM 和 ACLR 的 TS25.104 要求。輸出與 50 Ω 相匹配,以便輕鬆連接到功率放大器。
AD9863 混合信號前端基帶收發器
AD9863 是用於通信市場的 MxFE 係列集成轉換器的一員,非常適合低成本、高性能的家庭基站應用領域。它集成了雙 12 位模數轉換器和雙 12 位 TxDAC® 數模轉換器。ADC 經過專門優化,能以 50 MSPS 或更低的速率進行采樣。DAC 的工作速度高達 200 MHz,包括一個可旁路的 2× 或 4× 內插濾波器。AD9863 采用具有 64 個引腳的 LFCSP 封裝,尺寸僅為 9 mm × 9 mm × 0.9 mm。此處重點介紹 AD9863,但 MxFE 係列的其他成員(AD9860、AD9861 和 AD9862)允許設計師靈活地為控製電路選擇高性能和輔助轉換器。

圖 4. AD9863 MxFE 結構框圖。
柔性雙向 24 位 I/O 總線可適用於眾多市售的基帶 ASIC 或 DSP。在半雙工係統中,接口支持 24 位並行傳輸或 12 位交錯傳輸。在全雙工係統中,接口支持一根 12 位交錯 ADC 總線和一根 12 位交錯 DAC 總線。柔性 I/O 總線減少了引腳數量和封裝尺寸。對於頻分雙工 (FDD) W-CDMA,AD9863 可以同時運行發射和接收信道。這需要使用全雙工模式 — 一根 12 位交錯接收數據總線和一根 12 位交錯發射數據總線。
DAC 內核將 12 位數據轉換成兩個互補的差動電流輸出,並使用圖 5 中所示的電阻網絡將它們提供給 ADF4602。RDC 設置為 120 Ω,適用於 1.2 V 共模電壓;RL 設置為 63 Ω,適用於 1 V p-p 差分輸入擺幅。

圖 5. AD9863 和 ADF4602 之間的簡單接口。
DAC 包含可編程的精細增益和直流偏置控製,可用於補償 I 和 Q 通道之間的失配,從而抑製 LO 饋通和提高 EVM 性能。10 位直流偏置控製可用於獨立為任一差分引腳提供多達 ±12% 的偏置,因此允許校準任何係統偏置。
ADC 輸入由一個 2 kΩ 的差分輸入電阻和一個開關電容電路組成。該輸入可以自行偏置至中位電源,或者對它進行編程以接受外部直流偏置。因此,建議將 ADF4602 接收基帶輸出直接連接到 AD9863 ADC 輸入。ADC 輸入滿度電平為 2 V p-p 差分。
家庭基站的時鍾解決方案
為了滿足 3GPP 規格要求,家庭基站需要非常精確的基準時鍾—±0.1 ppm—。有關實現這種非常精準時鍾控製的方法超出了本文的範圍—但存在多種機會來實現此目的,包括通過監測接收器進行的 GSM 宏基站同步、GPS 同步和 IEEE 1588 jingmishixuxieyi。zaimouxieqingkuangxia,jiatingjizhangongyingshangkenenghuizuhecaiyongshangshufangfalaishixianjingquedekongzhi。zuizhong,jizhunshijiankongzhidianlujiangtiaozhengjizhunpinlvyuan。zai ADI 評估板上,此 26 MHz VCTCXO 用作 ADF4602 的基準時鍾。延遲鎖相環 (DLL) 可以生成 19.2 MHz 的時鍾(它是 3.84 MHz W-CDMA 芯片時鍾的數倍)。此 19.2 MHz 時鍾用作 AD9863 的時鍾輸入。
AD9863 提供一種具有許多變量的通用時鍾配置。ADC 時鍾速度、DAC 時鍾速度、PLL 以及內插器設置可由軟件控製,允許對性能和功率進行優化以滿足要求。在推薦的配置中,PLL 乘法器被設置為 2×,使得 PLL 的輸出頻率為 38.4MHz。ADC 的時鍾設置為該頻率的一半。在發射側,38.4 MHz PLL 的輸出用作 DAC 的時鍾。發射插值設置為 2× 以抑製 DAC 鏡像。此外,還可能有其它的時鍾頻率組合。AD9863 數據手冊詳細介紹了各種工作模式。通過使用上述時鍾方案,家庭基站不需要宏基站中常見的任何離散頻率轉換 PLL。家庭基站集成了所有頻率轉換功能,可幫助其滿足市場要求的價格水平。
RF 放大器
選擇用於 RF 功率級的放大器為低成本的高性能寬帶線性放大器,采用 InGaP 工藝製造而成。這些放大器對 ADF4602 的輸出進行線性放大,並補償 RF 雙工器和開關網絡中的損耗。ADL5542 包含內部偏置和匹配功能;ADL5320 需要外部匹配,並且采用行業標準的塑料 SOT-23 封裝。兩種放大器都直接工作在 5V 供電軌上,因此不需要外部偏置電路。表 1 列出了放大器的關鍵參數。ADI RF 放大器的設計采用了專有技術,可以提供卓越的線性度(相對於電源電流)。
表 1. ADF5542 和 ADL5320 在 2 GHz 時的關鍵規格

發射輸出功率與降低幹擾
為了降低幹擾,家庭基站必須靈活智能地設置其輸出功率,以解決多個相互鄰近、工作在相同頻率下的家庭基站的部署問題(例如在公寓內)。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,每mei個ge家jia庭ting基ji站zhan都dou需xu要yao以yi較jiao低di的de輸shu出chu功gong率lv發fa射she,以yi避bi免mian相xiang同tong頻pin率lv的de幹gan擾rao。此ci外wai,家jia庭ting基ji站zhan也ye不bu能neng幹gan擾rao部bu署shu在zai周zhou邊bian且qie使shi用yong鄰lin近jin信xin道dao的de宏hong蜂feng窩wo基ji站zhan,因yin為wei這zhe會hui給gei附fu近jin連lian接jie到dao該gai宏hong蜂feng窩wo網wang絡luo的de手shou機ji帶dai造zao成cheng盲mang點dian,使shi其qi無wu法fa正zheng常chang接jie收shou信xin號hao。因yin此ci要yao求qiu家jia庭ting基ji站zhan具ju有you鄰lin近jin信xin道dao保bao護hu功gong能neng,迫po使shi它ta測ce試shi鄰lin近jin下xia行xing信xin道dao的de功gong率lv並bing根gen據ju預yu定ding義yi的de公gong式shi來lai設she置zhi自zi身shen的de功gong率lv,以yi便bian不bu會hui妨fang礙ai宏hong蜂feng窩wo基ji站zhan的de信xin號hao。i
為(wei)使(shi)家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)的(de)價(jia)格(ge)水(shui)平(ping),並(bing)便(bian)於(yu)客(ke)戶(hu)安(an)裝(zhuang),這(zhe)些(xie)降(jiang)低(di)幹(gan)擾(rao)的(de)技(ji)術(shu)必(bi)須(xu)是(shi)自(zi)動(dong)運(yun)行(xing)的(de),而(er)不(bu)需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)培(pei)訓(xun)的(de)現(xian)場(chang)技(ji)術(shu)人(ren)員(yuan)或(huo)家(jia)庭(ting)用(yong)戶(hu)進(jin)行(xing)幹(gan)預(yu)。當(dang)家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)第(di)一(yi)次(ci)被(bei)用(yong)戶(hu)打(da)開(kai)後(hou),這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)應(ying)該(gai)是(shi)自(zi)動(dong)啟(qi)動(dong)的(de),並(bing)且(qie)之(zhi)後(hou)會(hui)定(ding)期(qi)更(geng)新(xin)。此(ci)外(wai),ADI 設計中的頻段 1 監測接收器和 ADF4602 寬(kuan)泛(fan)的(de)動(dong)態(tai)發(fa)射(she)範(fan)圍(wei),允(yun)許(xu)家(jia)庭(ting)基(ji)站(zhan)供(gong)應(ying)商(shang)自(zi)動(dong)實(shi)施(shi)這(zhe)些(xie)降(jiang)低(di)幹(gan)擾(rao)的(de)技(ji)術(shu),而(er)不(bu)需(xu)要(yao)外(wai)部(bu)幹(gan)預(yu)。監(jian)測(ce)接(jie)收(shou)器(qi)允(yun)許(xu)對(dui)鄰(lin)信(xin)道(dao)的(de)功(gong)率(lv)進(jin)行(xing)準(zhun)確(que)測(ce)量(liang),並(bing)相(xiang)應(ying)地(di)調(tiao)整(zheng)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)。這(zhe)將(jiang)大(da)約(yue)需(xu)要(yao) 30 dB 的總發射功率動態範圍。
無線電性能測量
為了根據 TS25.104 無線係統規格來評估收發器芯片組,已將上麵介紹的收發器係列納入評估板設計中。圖 6 所示的評估平台可以對發射和接收鏈執行獨立的測試,並且允許執行單獨的元件測試。此評估板包含圖 1 所示框圖的功能以及功率調節。無線電部分,包括 ADF4602、AD9863、ADL5542、ADL5320、VCTCXO 以及所有相關的前端開關和濾波器,在電路板上占用 1" × 2" 的de空kong間jian。值zhi得de注zhu意yi的de是shi,此ci電dian路lu板ban並bing沒mei有you為wei了le節jie省sheng空kong間jian尺chi寸cun而er進jin行xing優you化hua,因yin為wei它ta僅jin僅jin是shi為wei了le測ce試shi而er提ti供gong的de,用yong於yu實shi際ji生sheng產chan的de設she計ji可ke以yi采cai用yong更geng緊jin湊cou的de設she計ji。下xia麵mian包bao括kuo了le某mou些xie基ji於yu TS25.104 規格的關鍵測試結果,以展示 ADI 芯片組在測試板上的性能。

圖 6. ADF4602/AD9863 評估板。
圖 7 顯示了頻段 1 jieshouqilingminduceliangjieguo。jieshouqilingminduyongyupinggujieshouqijiancedaodidianpingxinhaodenengli,bingqiebiaozhenglezhishijieshouqidezaoshengzhishu。zaibenciceliangzhong,caiyongle 12.2 KHz 的基準信號。ADF4602-1 的增益設置為 80 dB。在整個頻段上,接收器靈敏度超過 TS25.104 規格達 6 dB 以上。

圖 7. 頻段 1 接收器靈敏度。
jieshouqidelingwaiyigeguanjianguigeshizaizuduantiaojianxiadexingneng。zuduanceshimonilejieshouqizailinjinxindaochuxiandaliangganraoxinhaodetiaojianxiajieshoudaomubiaoxinhaodenengli。UL 12.2 kHz 基準信號設置為 –101 dBm,然後加入阻斷信號,直到 BER 的測量值為 10–3。如表 2 中所示,在所有三種情況下,ADF4602 都以一定裕量超過了 TS25.104 規格。
表 2. 接收器阻斷測試摘要與 TS25.104 規格

發射信號鏈路質量的關鍵指標為鄰近信道泄漏比 (ACLR) 以及誤差向量幅度 (EVM)。在這兩種情況下,這些測試是組合發射鏈線性度的關鍵指標。表 3 收集了在 ADI 評估板上取得的測量結果並與 TS25.104 規格進行比較。它還包括了峰值碼域誤差,這一 EVM 測量結果用於確保誤差在碼域內均衡分布。ii 在所有情況下,ADF4602 評估板都以一定的裕量超過了 TS25.104 規格。圖 8 顯示了 ACLR 測量中使用的輸出頻譜圖。
表 3. 發射器測試摘要與 TS25.104 規格


圖 8. 在 13 dBm 輸出功率下 W-CDMA 頻段 1 信號的 ACLR 測量結果。
圖 9 顯示了涉及兩個 HSDPA 信道以及許多語音/數據信道的典型家庭基站配置的發射 EVM 圖。複合 EVM 低於 4%。電路評估結果表明,EVM 主要是因為調製器輸入處的 I/Q 偏置電壓引起 LO 泄漏而產生 — 這是直接轉換發射器的一個特點。如前麵所述,這些偏置可以采用 AD9863 直流偏置控製進行校正。

圖 9. 典型家庭基站配置的 EVM 測量結果。
結論
由於必須在保持基站性能的同時將成本降至最低,方興未艾的家庭基站應用為無線電設計師帶來了特有的挑戰。ADI 3G 家庭基站芯片組由 ADF4602 集成無線電收發器、AD9863 MxFE 基帶收發器以及 ADL5542 和 ADL5320 RF 放大器組成,可使家庭基站設計師能以緊湊的外形尺寸滿足 TS25.104 規格要求。
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