調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計(jì)實(shí)例PPT課件

1、第1頁/共34頁圖的應(yīng)用電路第2頁/共34頁基于STQ 2016的7002500MHz直接正交調(diào)制器電路 STQ2016是一個(gè)直接正交調(diào)制器芯片，芯片中集成了一對平衡混頻器、移相器、功率放大器等電路，頻率范圍為7002500MHz，基頻帶寬為0500MHz，典型輸出功率為12dBm，并具有大于50dB的IM3抑制。具有極好的載波和邊帶抑制。STQ2016具有寬帶噪聲低、功耗低、LO驅(qū)動要求低、相位精確度高、幅度平衡好、無須外部IF濾波器等特性。在5V電壓下正常工作，電流消耗82mA。 STQ2016采用TSSOP-16封裝，可廣泛應(yīng)用在各種通信系統(tǒng)中，例如，蜂窩電話/PCS/ CDMA2000

2、/UMTS收發(fā)器、900 & 2400 MHz ISM頻帶收發(fā)器、GMSK、QPSK、QAM、SSB調(diào)制器。 STQ2016在17002500MHz的典型應(yīng)用電路原理圖、元器件布局與印制板圖和芯片焊盤尺寸如圖所示，元件參數(shù)見表。 第3頁/共34頁第4頁/共34頁第5頁/共34頁圖在17002500MHz的應(yīng)用電路原理圖、元器件布局與印制板圖和芯片焊盤尺寸 第6頁/共34頁圖直接正交調(diào)制器的參數(shù)測試電路第7頁/共34頁基于LT5503的1.22.7GHz直接正交調(diào)制器電路 LT5503是一個(gè)發(fā)射機(jī)前端芯片，芯片中集成有可變增益放大器（VGA）、高頻率正交調(diào)制器、平衡混頻器。調(diào)制器包含一個(gè)

3、精確的90移相器，可以將基帶I和Q信號直接調(diào)制成RF信號，內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖如圖所示。 LT5503的RF載波輸入頻率范圍為1.22.7GHz，基帶輸入帶寬為0120MHz，混頻器第二本機(jī)振蕩輸入頻率范圍為01000MHz，混頻器第一本機(jī)振蕩輸入頻率范圍為12400MHz，調(diào)制RF載波的輸出功率有3dBm，VGA輸出功率通過數(shù)字控制。LT5503采用1.85.25V的單電源供電，電流消耗38mA。 LT5503采用TSSOP-20封裝，可用于IEEE 802.11DSSS和FHSS、高速無線局域網(wǎng)（WLAN）、無線本地回路（WLL）、PCS無線數(shù)據(jù)、MMDS等領(lǐng)域。 第8頁/共34頁圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框

4、圖第9頁/共34頁 LT5503在1.92.4GHz的應(yīng)用電路如圖所示，其應(yīng)用電路元器件參數(shù)見表，應(yīng)用電路測試連接圖如圖所示。 LT5503在1.92.4GHz的應(yīng)用電路中，MODRFOUT和MIXRFOUT端口在2.45GHz下與50阻抗匹配，LO1端口在2.1GHz下與50阻抗匹配，LO2端口內(nèi)部匹配。使用390電阻來降低調(diào)制輸出的品質(zhì)因數(shù)，使輸出功率下降3dBm。如果希望得到更低的功率輸出，可以使用更低阻值的電阻。例如：如果使用200的阻抗，輸出功率將低于3dBm。 運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換單端I和Q信號為差分形式。運(yùn)算放大器具有一定的電壓增益，因此對于相同的RF輸出功率，基帶輸入峰值電壓應(yīng)該除以

5、2。運(yùn)算放大器可接收差分平衡信號。通過連接板上的4個(gè)通孔（V1，V2，V3，V4），可以旁路運(yùn)算放大器，直接與調(diào)制器的差分輸入端連接。 第10頁/共34頁圖在1.92.4GHz的應(yīng)用電路第11頁/共34頁圖應(yīng)用電路測試連接圖第12頁/共34頁 布線考慮： 使用50阻抗傳輸線連接到匹配網(wǎng)絡(luò)，必須使用接地板。 匹配網(wǎng)絡(luò)與引腳間的連線盡可能短。 建議使用尺寸為0402（或者更?。┑脑允辜纳姼泻碗娙葑钚?。 通過在印制板的底層上設(shè)置LO2傳輸線，隔離LO2輸入端與MODOUT引腳。 IC通過封裝的底層上的裸露焊盤連接到地。在這種方式下，可以得到完全RF抑制，這個(gè)裸露焊盤必須焊接到印制板上。 。第

6、13頁/共34頁 利用一個(gè)或更多個(gè)通孔直接連接到接地板上，以獲得低阻抗的RF接地。 VCC線必須使用低阻抗的、寬頻帶的電容去耦，以防止其不穩(wěn)定性。 必須使用獨(dú)立的電源電壓線，以隔離調(diào)制輸入信號和調(diào)制輸出信號。如果可以的話，要使用電源印制板面。 如果可以的話，要避免使用長的印制線。長的印制線會導(dǎo)致信號輻射，降低隔離能力，增加損耗。第14頁/共34頁基于ATR0797的65300MHz的I/Q解調(diào)器電路 ATR0797是一種增益可控的I/Q解調(diào)器芯片，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由可調(diào)增益放大器和混頻器等電路組成，主要用于典型的超外差式結(jié)構(gòu)的接收器中頻部分（正交解調(diào)和直接解調(diào)中頻電路）。ATR0797中頻

7、輸入（I/Q基帶混合）頻率范圍為65300MHz，在65300MHz頻率范圍內(nèi)可以進(jìn)行增益控制。ATR0797具有很低的I/Q振幅和相位誤差，并且具有很高的輸入1dB壓縮（P1dB）。電源電壓為5V，電流消耗為195mA。ATR0797采用TSSOP16封裝，可廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)、GSM/無線電收發(fā)機(jī)、ISM波段無線電收發(fā)機(jī)及3G無線通信系統(tǒng)中。第15頁/共34頁圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第16頁/共34頁 ATR0797有兩個(gè)增益可控的放大器，這些增益放大器電路是寬帶差動放大器結(jié)構(gòu)，分別由數(shù)字信號控制的引腳端GC1和GC2設(shè)置增益。 中頻輸入是差分輸入方式，它由一個(gè)內(nèi)部的偏置電路設(shè)置共模電壓。為了避免

8、共模電壓的改變，建議使用一個(gè)隔直電容進(jìn)行交流耦合。如果其中一個(gè)輸入端通過一個(gè)1000pF的電容進(jìn)行交流短路到地，那么另一個(gè)輸入端可以采用單端驅(qū)動。這種方式會導(dǎo)致輸入P1dB稍有下降。 兩個(gè)匹配的混頻器與正交本振發(fā)生器結(jié)合，提供同相和移相90的基帶輸出。 本振和中頻端口提供一個(gè)50的差分阻抗。在這些端口的無源元件（并聯(lián)的L-R網(wǎng)絡(luò)）和它的封裝會增加電感系數(shù)，結(jié)果會使回波損耗增加。 第17頁/共34頁 ATR0797的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以消除本振功率的變化，本振功率在6dB的范圍內(nèi)，增益特性發(fā)生改變少于0.6dB。ATR0797具有極佳的I/Q平衡，在65300MHz的范圍內(nèi)，I/Q失衡小于0.1dB和1

9、；在40+85的溫度范圍內(nèi)，I/Q失衡小于0.05dB和0.5。 中頻和本振的頻率響應(yīng)主要由輸入的L-R電路網(wǎng)絡(luò)決定。當(dāng)無L-R網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在65300MHz的范圍內(nèi)，增益和P1dB響應(yīng)在0.5dB內(nèi)。 ATR0797應(yīng)用電路原理圖和印制板圖如圖所示，元器件參數(shù)見表。第18頁/共34頁第19頁/共34頁圖應(yīng)用電路原理圖和印制板圖 第20頁/共34頁基于SRF1016的65300MHz的解調(diào)器電路 SRF1016是多用途的射頻解調(diào)器，具有正交解調(diào)或者直接中頻輸出的能力。SRF1016 IF輸入（I/Q混頻到基帶）頻率范圍65300MHz，I/Q輸出頻率范圍0500MHz，具有可選擇的增益控制（20d

10、B），高輸入1dB壓縮，有良好的I/Q振幅和相位平衡及緩沖中頻輸出。電源電壓5V，電流消耗180mA。SRF1016采用TSSOP16封裝，通常應(yīng)用于數(shù)字和擴(kuò)頻交換系統(tǒng)、蜂窩PCS/ DCS/ 3G無線收發(fā)器、ISM頻帶收發(fā)器。 SRF1016的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，芯片內(nèi)部主要由兩級增益可控制的放大器、兩個(gè)混頻器和移相器等電路組成。中頻輸入信號經(jīng)過兩級放大后送入混頻器混頻，產(chǎn)生I和Q信號輸出。第21頁/共34頁圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第22頁/共34頁第23頁/共34頁圖應(yīng)用電路原理圖、元器件布局與PCB板圖第24頁/共34頁基于AD8347的800MHz2.7GHz寬帶直接正交解調(diào)器電路 AD8347是一

11、個(gè)具有RF和基帶自動增益控制放大器的寬帶直接正交解調(diào)器，輸入的頻率范圍是800MHz2.7GHz，輸出可以直接連接到A/D轉(zhuǎn)換器，如AD9201、AD9283等。AD8347的RF輸入信號通過兩級可變增益放大器，達(dá)到Gilbert-cell混頻器。在整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)，本振正交相位分相器實(shí)現(xiàn)高精確度正交和幅度的平衡。AD8347混頻器的基帶輸出經(jīng)過獨(dú)立的I/Q通道可變增益放大器，其RF和基帶放大器聯(lián)合提供69.5dB的自動增益控制范圍。AD8347精密的控制回路提供線性的增益控制電壓。 AD8347基帶電壓檢波器包含在自動增益控制回路中，用來保證輸出電壓的穩(wěn)定。解調(diào)器的直流偏移通過一個(gè)內(nèi)部回路

12、使之最小化，此回路的時(shí)間常數(shù)由外接的電容值控制。直流偏移也可以通過設(shè)置外接電壓使偏移歸零?；鶐Э勺冊鲆娣糯笃鬏敵鐾ㄟ^片外的濾波器濾波。第25頁/共34頁 AD8347集成了RF和AGC基帶放大器，正交相位精確到1，I/Q振幅平衡為0.3dB，三階截點(diǎn)為+11.5dBm，最大增益噪聲系數(shù)是11dB。單端電源電壓為2.75.5V，電流消耗80mA，具有低功耗模式，待機(jī)電流80400A。芯片采用TSSOP-28封裝。 AD8347可適用于許多通信接收器系統(tǒng)，完成直接正交解調(diào)。AD8347廣泛應(yīng)用于蜂窩基臺、無線電的連接、無線局部環(huán)路、中頻寬帶解調(diào)器、RF測試設(shè)備，以及衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器。 AD8347的

13、內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，芯片內(nèi)部主要由RF的可變增益放大器、混頻器、基帶可變增益放大器、輸出放大器、本機(jī)振蕩器，分相器及偏置電路組成。第26頁/共34頁圖的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第27頁/共34頁 RF的可變增益放大器（Variable Gain Amplifiers，VGA） RF的可變增益放大器的增益控制是由一高斯插入器來實(shí)現(xiàn)的，控制電壓可根據(jù)在不同增益需求，設(shè)置差分對的電流。在第一級放大器，此組合輸出電流來自共射-共基放大器。在第二級放大器的差分電流通過不同的共射-共基放大器分流饋送到Gilbert-cel混頻器。 混頻器（Gilbert-cell mixers） 兩個(gè)雙平衡的Gilbert-cell混頻器

14、，每個(gè)位于一個(gè)通道，構(gòu)成I和Q下變頻器。每個(gè)混頻器有四個(gè)交叉連接的晶體管對，這些交叉連接的晶體管對輸出端連接負(fù)載，并且饋送信號到不同通道的基帶可變增益放大器?；祛l器放大器的基極由LO的正交信號驅(qū)動。第28頁/共34頁 基帶可變增益放大器 基帶VGA的增益控制是由一高斯插入器來實(shí)現(xiàn)的，控制電壓可根據(jù)在不同增益需求，設(shè)置差分對的電流。這些放大器的輸出可以外接濾波器，自動補(bǔ)償在I/O通道中直流偏移。共模輸出電壓通過基準(zhǔn)電壓1.0V設(shè)置。 輸出放大器 輸出放大器增益是由通過外接濾波器的信號達(dá)到能與大多數(shù)高速A/D轉(zhuǎn)換器相匹配而決定的。這些放大器采用有源負(fù)反饋設(shè)計(jì)，以獲得高的增益帶寬和低的失真。第29頁/共34頁 本機(jī)振蕩器及分相器 輸入的LO信號被加到分相器，給I通道和Q通道混頻器提供LO信號。分相器與RC網(wǎng)絡(luò)相連，以獲得增益平衡和相位正交。分相器的寬工作頻率范圍由串聯(lián)多個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)而獲得，RC網(wǎng)絡(luò)每個(gè)分支都通過一個(gè)緩沖器以減少損失和獲得高的截止頻率特性，從緩沖器的輸出送入分相器以提高相位正交的精確。每個(gè)本振信號經(jīng)過緩沖器后再驅(qū)動混頻器。 檢波器輸出電平 檢波器輸出電平與每個(gè)輸出通道的信號成比例，兩個(gè)信號一起形成AGC的閾值電壓（VAGC）。輸入到這些均