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5.8GHz WiMAX通信射频系统设计

时间:02-28 来源: 点击:

术。多载波传输技术相对于单载波传输技术而言有很多优点,例如抗多径干扰,抗突发噪声和有效地克服频率选择衰落。但OFDM 技术的一个主要缺点就是具有很高的峰均功率比( PAPR) ,高的峰值容易引起非线性失真; 同时,由于系统采用较高的64QAM 等调制方式,对系统的线性要求较高,针对以上问题,在设计及选用器件时,为保证系统工作在线性区域,所有器件均要求在其P1 dB 回退10 dB 工作。

  功放设计的难点主要是末级功放的设计,本系统末级功放选用SIRENZA 公司生产的SZA5044,其输出P1 dB 为29 dBm,功率回退10 dB,其输出线性功率为19 dBm,功放末级有一无源收发开关、抑制谐波分量的低通滤波器及MCX 插座,其插入损耗总和为1. 6 dB,在插座输出口输出的线性功率为17. 4 dBm,满足设备技术指标要求; 同时,SZA5044的增益为28 dB,为保证设备技术指标16 dBm 功率输出,SZA5044 输入功率要求- 9 dBm,功放前级的射频开关、数控衰减器及滤波器的插入损耗总和为4. 4 dB,要求TRF2436 的线性功率输出- 4. 6 dBm,TRF2436 其输出P1 dB 为22 dBm,线性功率输出12 dBm,满足技术指标要求。

  4.2 发射通道ALC的实现

  由于系统针对点对多点设计,基站的AGC 不能工作,基站的接收增益相对固定,为保证系统正常通信,基站端通过测试上行接收基带I、Q 的功率电平,与标准I、Q 的功率电平比较,计算出功率误差,送至用户端,通过软件开环控制用户端上行的发射功率;为保证有足够的动态,以适应衰落的影响,指标规定用户端的ALC 控制范围大于50 dB,步径1 dB。

  本系统的ALC 由SE7051L10 提供30dB ALC 控制范围,步径1 dB; 同时,数控衰减器提供28 dB 的ALC 控制范围,步径4 dB,在实际应用中,实际测试一ALC 控制表格,按实际衰减量从小到大排列,步径1 dB,通过安捷仑公司的89601 软件实际测量发射功率电平,同时保证在50 dB 的动态范围内,发射的相对矢量误差小于- 31 dB。在正常工作时,基带软件根据当前ALC 控制信号所在控制表格的位置和基站测量的功率误差,动态调整用户端发射功率,保证系统正常工作。

  4.3 发射机EVM指标实现

  发射机相对矢量误差是衡量发射机综合技术指标之一,由基带I、Q 的正交误差、幅度平衡,本振的相位噪声,混频器和功放( PA) 线性技术指标和系统频偏等决定。针对本射频系统而言,I、Q 的正交误差主要通过PCB 板I、Q 信号走线严格等长来控制;幅度平衡可通过运算放大器的增益控制电阻来调整; 由于本射频系统选用TRF2436 作为二次混频的主芯片,混频器集成在芯片内部,无法控制; 发射EVM 主要由本地振荡器的相位噪声决定,通过合理选用VCTCXO,优化环路滤波器等措施,保证射频本地振荡器的相位噪声指标满足- 88 dBc@ 1 kHz、- 90 dBc@10 kHz,从而保证TRF2436 输出最终功率0 dBm时,其相对矢量误差达到- 34. 5 dB; 对本系统而言,功放的合理设计决定了发射机相对矢量误差。

  如前所述,本系统选用的末级功放,在输出功率为16 dBm 时,其相对矢量误差为2% ( - 34 dB) ,通过计算系统的相对矢量误差为- 32. 5dB,满足技术指标要求。

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