QPSK射频直接调制电路.docx

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1、1.1QPSK调制器设计调制器作为系统中的核心部分，对系统的实现起着至关重要的作用。根据系统要求调制方式为QPSK调制，且为直接调制到射频，选取I/Q正交调制器实现本过程。I/Q正交调制器首先将本振信号通过功分器形成两路正交信号，然后与I/Q信号进行混频，最后经过合路器合成一路信号，其理框图如图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..1所示。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..1I/Q正交调制器原理框图由于系统要求基带信号为差分输入，考虑到差分信号具有抗干扰新能力，所以

2、拟采用差分输入的调制芯片。下面将分别从调制器电路的设计和I/Q差分信号的输入电路设计两个方面详细介绍。1.1.1调制器电路设计通过比较，拟选用ADL5375，此芯片不仅满足我们对调制信号带宽、EVM、幅度和相位不平衡度的要求，同时通过差分放大器给I/Q输入信号加合适的共模电压，可调整调制芯片IQ输入端的基准电压，达到调整载波抑制的目的。调制芯片覆盖了400-6000MHz频率范围。ADL5375具有内部50Ω匹配的差分本振输入，亦可单端输入。允许本振的输入驱动功率为0dBm。载波信号经过功分器产生正交信号，并在两个混频器中与输出的I/Q信号进行混频。95

3、MHz的基带输入带宽使其完全满足设计所需的一个基带直接到射频的调制器。混频器将信号混频后送到内部50Ω匹配的单端射频输出。调制器芯片内部原理图如图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..2所示。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..2ADL5375芯片功能框图ADL5375的指标都满足本文设计的调制器的要求。其输出1dB压缩点为+9.6dBm，三阶截止点为+26.6dBm，表明其具有较高的输出能力。另外对于射频直接调制系统，调制器输出的二次谐波分量也是重点考虑的指标，基带

4、信号的二次谐波分量较大可能会导致频谱扩散，影响邻信道功率比，此芯片具有较好的谐波抑制。ADL5375在300-1000MHz频率范围内OIP2、OIP3随频率和温度的变化曲线如图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..3所示。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..3ADL5375的OIP2、OIP3随频率和温度的变化曲线在450MHz附近，本振泄漏小于-48dBm，边带抑制优于-37.6dBc。射频通带平坦度在70MHz带宽内优于0.1dB，非常适合宽带系统。在设计QPS

5、K调制电路时主要应注意以下几个方面的影响。（1）首先射频调制电路应考虑封腔设计，为了避免干扰以及减小对其他电路的干扰，同时有利于减小空间耦合，提高载波抑制度；（2）因为调制芯片是连接数字电路和射频电路的器件，应处理好基带信号输入的方式，建议增加差分滤波器，在抑制谐波和其他杂散分量的同时提高抗干扰能力；（3）根据射频调制器的线性范围，设计调制器的基带信号功率（或幅度），得到最佳输出信噪比的调制信号。（4）由于本文选用的为集成芯片，其功耗相对较高，在设计时应考虑到散热问题，尽量利用腔体的导热特性将热量传递到外部，保持芯片在允许的温度下工作。本文选取的芯片为有

6、源器件，需要设计外围供电电路。另外芯片的I/Q信号输入、载波信号输入和调制信号的输出均为差分设计，根据系统的需要可能需要差分与单端的转换电路，所以芯片的外围电路较为复杂。典型应用电路如图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..4所示。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..4ADL5375芯片典型外围电路如图所示，I/Q信号以差分形式分别从BBIP，BBIN和BBQP，BBQN输入。I/Q信号输入之前采用的差分放大电路，之后的中频电路设计将会详细介绍。由于射频电路对于电源的

7、波动较为敏感，所以应在供电电路的近芯片端增加电容来减小电源的文波。本芯片为正交调制芯片，其内部具有两个混频器，芯片需要在I/Q信号的输入端添加一定的偏压，以保证正常的载波和边带抑制。根据前文论述，由于内部混频管会受到偏置电压的影响，产生不平衡性，导致载波抑制和边带抑制的恶化。本文选用的ADL5375所需要的偏置电压为1.5V。根据芯片典型外围电路可知，芯片的载波输入端口为差分形式，但是本文的本振信号走线的都是50Ω的微带线，所以使用其推荐的单端接入方式。对于I/Q信号的输入，本文采用的方式为差分输入，符合芯片的接入方式，不用进行转换，但是需增加差分放大器

8、，以实现幅度和偏压的控制。调制器模块的电路原理图如图Error!Notextof