应用于基站的WiMAX CPE收发器介绍

FCC将某些频段规定为"限制使用"频段。这些频段内的辐射只能是杂散性的，对于 ISM 频段的运营商，该辐射始终必须等于或小于-41.25 dBm/MHz 的绝对限值。影响 2.4GHz ISM 频段的限制频段有两个：2310 MHz至2390 MHz和2483.5 MHz至2500 MHz。与限制频段相邻的特许执照频段不必遵守这些限制。

设计示例

对于各种情况下的单芯片CPE收发器的定量评估，功率放大器（PA）被认为为是理想的增益级。实践中，PA 会增加噪声和非线性效应，但对于下面的各个示例，特别设计的 PA 可以确保完整发射路径的性能符合要求。各示例均使用一个10 MHz带宽内最大输出设置为-3.0 dBm的CPE收发器。

第一个示例是一个工作在ISM频段的1W点到多点微蜂窝，发射带宽为10MHz，中心频率为2417 MHz。第一个要符合的法定限制是20dB的信道外衰减，信道内功率为-13dBm/MHz，因此衰减限制为-33 dBm/MHz，如图3的"20dB衰减限制"所示。

图3包含来自图2的ADI公司AD9354性能曲线，以便快速比较法定限制与收发器辐射。由于 AD9354 信道外能量远低于-33dBm/MHz 限制线，因此该收发器满足20dB衰减要求。

第二个限制是50 dB或-41.25 dBm/MHz的OOB衰减，以衰减较小者为准。Pout = 30 dBm，因此50 dB是较小的衰减。目标信号带宽中心与ISM边缘的频率范围为 17.5 MHz (2417 MHz "2400 MHz + 500 kHz)。从-13 dBm/MHz的信道内功率衰减50 dB，得到-63 dBm/MHz的限制，如图3的"50dB衰减限制"所示。可以看出，AD9354的辐射远低于此限制。

图3 发射辐射与频率偏移的关系以及法定限制

最后，FCC要求2390MHz限制频段边缘的杂散辐射衰减到-41.25dBm/MHz。频率范围为27.5MHz(2417MHz至2390MHz+500kHz）。由于这是一个绝对限值，因此需要考虑PA增益。为了将带内输出功率从-3 dBm提升到30 dBm，需要33 dB的增益。将该值折合到收发器输出端，可以得到-74.25 dBm/MHz的法定限制(-41.25 dBm/MHz -33 dB)，如图3中"-74.25dBm/MHz"线所示。 

采用特许执照频段的毫微微蜂窝

在所有类型的基站中，毫微微蜂窩对成本最敏感，因此单芯片收发器必须满足这种应用的要求。表1显示，典型毫微微蜂窝基站可以提供高达20dBm的带内输出功率。在信道边缘，杂散辐射需要降低33 dB (43 + 10*log(0.1))。从-13 dBm/MHz的信道内功率衰减33 dB，得到-46 dBm/MHz的法定限制，如图3的水平虚线所示。

采用特许执照频段的微微蜂窝

微微蜂窝涵盖的最大输出功率范围非常广，从20dBm到30dBm。本例中，功率输出设置为27dBm，信道边缘所需的衰减为40 dB (43 + 10*log(0.5))。从-13dBm/MHz的信道内功率衰减-40 dB，得到法定限制为-53 dBm/MHz，如图3中的-53dBm/MHz水平线所示。

采用特许执照频段的微蜂窝

微蜂窝一直是昂贵、大型分立式收发器设计的领地，它要求的增益和功率输出显著大于较小尺寸的蜂窝。表2所示的最高功率输出2W（33dBm）要求衰减46dB（43+10*log（2））。按照与前两例相同的逻辑进行分析，从-13 dBm/MHz的信道内功率衰减46 dB，得到-59 dBm/MHz的法定限制。在图3中，通过比较AD9354辐射曲线与-59dBm/MHz的水平虚线可以发现，该器件有足够的裕量来满足此要求。

WiMAX CPE收发器的发射性能已大大改进，现已能够满足从微微蜂窝到微蜂窝的应用要求。与分立设计相比，除了集成发射路径所带来的成本和空间节省以外，单芯片收发器还能提供两个接收机，从而进一步节约成本和空间。本文讨论发射机性能。

参考文献

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[11]"Femtocells: Transforming the Indoor Experience", Femto Forum
[12]"Orange prepares to release picocells", Zdnet
[13]"Picocell primer", Wireless net Design Line

作者简介

Patrick Wiers是ADI公司高级应用工程师，其重点关注领域为集成WiMAX收发器。他拥有位于美国加利福尼亚州圣路易斯奥比斯波的加利福尼亚州立工业大学电子工程学士学位。