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基于OFDM的WiMAX RF系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2011年05月31日 11:48 本站整理 作者:葉子 用戶(hù)評(píng)論(0

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  固定WiMAX標(biāo)準(zhǔn)基于正交頻分復(fù)用(OFDM) 技術(shù),使用256個(gè)副載波; 該標(biāo)準(zhǔn)支持1.75~ 28 MHz范圍內(nèi)的多個(gè)信道帶寬,同時(shí)支持多種不同的調(diào)制方案,包括BPSK、QPSK、16QAM 和64QAM。

  1 主要芯片完成功能

  本設(shè)備采用超外差時(shí)分雙工方式來(lái)完成設(shè)計(jì),在符合WiMAX 標(biāo)準(zhǔn)的射頻套片推出之前,成功選用SIGE 公司生產(chǎn)的中頻芯片SE7051L10 和 Texasinstruments 公司生產(chǎn)的射頻芯片TRF2436 來(lái)完成設(shè)計(jì)。中頻頻率固定為380 MHz,射頻頻率在 5. 725~5. 850 GHz頻段內(nèi)可選。

  1.1 SE7051L10

  SE7051L10 主要完成功能為:

  ①在發(fā)射時(shí)隙內(nèi)完成I、Q 基帶信號(hào)上變頻為380MHz 的固定中頻信號(hào);

 ?、谠诮邮諘r(shí)隙內(nèi)完成接收的380 MHz 的固定中頻信號(hào)下變頻為零中頻的I、Q 基帶信號(hào);

 ?、弁瓿珊铣蒊F 和RF 所需的LO 功能; 其中中頻LO 頻率為固定的380 MHz; RF 本振頻率可選,以便系統(tǒng)工作在期望的工作信道內(nèi);

  ④在發(fā)射和接收通道,均內(nèi)置可變?cè)鲆娣糯笃?/u>,同時(shí)Tx 通道具有18 dB 的增益控制范圍( 步進(jìn)6 dB) ,和50 dB TX 增益控制范圍( 步進(jìn)1 dB) ,Rx 通道具有50 dB 的自動(dòng)增益控制范圍。

  1.2 TRF2436

  TRF2436 完成功能為:

 ?、僭诎l(fā)射時(shí)隙內(nèi)完成380 MHz 的固定中頻信號(hào)上變頻到所需的RF 信道頻率;②在接收時(shí)隙內(nèi)完成接收的RF 信號(hào)放大并下變頻為380 MHz 的固定中頻信號(hào);③片內(nèi)內(nèi)置收發(fā)開(kāi)關(guān)、低噪聲放大器開(kāi)關(guān)控制功率放大器;④ 內(nèi)置射頻本振倍頻器。

  2 總體設(shè)計(jì)

  由于SE7051L10 與TRF2432 非同一公司套片,需重新設(shè)計(jì),主要從以下幾點(diǎn)考慮。

  中頻芯片SE7051L10 產(chǎn)生射頻本振,其合成頻率范圍2 850~ 3 350MHz,若系統(tǒng)選用低本振,要求最低頻率為2 672. 5MHz,SE7051L10 無(wú)法滿(mǎn)足該要求,系統(tǒng)只能選用高本振,高本振要求頻率為3 052~ 3 115MHz。

  選用高本振將導(dǎo)致中頻及基帶頻譜鏡像,對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)而言,由于接收下變頻將發(fā)射的上變頻導(dǎo)致的頻譜鏡像翻轉(zhuǎn),系統(tǒng)會(huì)不留痕跡進(jìn)行解調(diào)。

  但作為CPE 設(shè)備,無(wú)法與標(biāo)準(zhǔn)基站對(duì)聯(lián),采用基帶I、Q信號(hào)顛倒連接,巧妙地解決選用高本振導(dǎo)致的頻譜翻轉(zhuǎn),與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源對(duì)聯(lián),系統(tǒng)工作正常。

  SE7051L10 的收發(fā)中頻為各自獨(dú)立的差分輸入輸出,而TRF2436 收發(fā)中頻為共用的差分輸入輸出,為解決此問(wèn)題,選用2只單端雙擲開(kāi)關(guān),通過(guò)收發(fā)切換控制信號(hào),將SE7051L10 的收發(fā)中頻各自獨(dú)立的差分輸入輸出切換至TRF2436 要求共用的中頻差分輸入輸出,效果良好。

  作為WiMAX CPE設(shè)備,基站為適應(yīng)不同用戶(hù)端設(shè)備要求,其系統(tǒng)接收增益固定,不具備AGC功能,為保證接收信號(hào)幅度恒定,通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整不同CPE設(shè)備的發(fā)射功率。

  因此要求WiMAX CPE設(shè)備發(fā)射通道具有超過(guò)50 dB的ALC控制范圍; 雖然SE7051L10內(nèi)置步徑1 dB 的50 dB衰減器,但中頻衰減過(guò)大,將影響中頻信號(hào)的信噪比,從而影響系統(tǒng)性能。

  而TRF2436是針對(duì)802. 11系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的,發(fā)射通道沒(méi)有提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的數(shù)控衰減器; 為增大系統(tǒng)發(fā)射動(dòng)態(tài),在TRF2436的射頻濾波器后增加一片步徑4 dB總衰減28 dB數(shù)控衰減器。

  重新設(shè)計(jì)SE7051L10 射頻本振的環(huán)路濾波器,優(yōu)化射頻本振的相位噪聲,從而改善發(fā)射及接收系統(tǒng)的信號(hào)相對(duì)矢量誤差。

  TRF2436 的本振要求100Ω差分輸入,本振功率電平0 dBm。通過(guò)增加此頻段工作的平衡- 不平衡變換的巴侖集成塊來(lái)解決,巴侖集成塊平衡輸出阻抗為200Ω差分輸出,阻抗不匹配通過(guò)四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器來(lái)解決。

  同時(shí),通過(guò)一單片放大器將 SE7051L10 輸出本振放大到0 dBm,單片放大器也有利于提高本振的輸入輸出隔離度。

  通過(guò)收發(fā)通道的預(yù)算,合理地完成功放及低噪放設(shè)計(jì)。

  

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