雖然輸出功率水平高達(dá)15 dBm時電路的OIP3水平介于35 dBm至40 dBm范圍內(nèi),但實際工作時無法實現(xiàn)這一點,尤其在包絡(luò)調(diào)制方案并非恒定不變的情況下,此類方案往往擁有相對較高的峰均比。為了理解這一點,請檢查電路的輸入電壓與輸出功率傳遞函數(shù),然后考慮IQ調(diào)制器輸入端的典型驅(qū)動電平。
圖4顯示了使用CW正弦波驅(qū)動信號時以輸出功率(dBm)和輸入電壓(V p-p)表示的電路傳遞函數(shù)。 ADL5375等IQ調(diào)制器通常由雙通道、電流輸出、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)驅(qū)動。一般而言,DAC的兩個電流輸出端(標(biāo)稱范圍是0 mA至20 mA)會通過兩個50Ω電阻接地,并且每個IQ輸入端上會放置兩個100Ω分流電阻DAC在0 dBFS條件下運行時,這對應(yīng)于IQ調(diào)制器上的驅(qū)動電平為1 V p-p或0.353 V rms(這里忽略了低通濾波器的插入損耗,該濾波器通常放置在DAC和IQ調(diào)制器之間)。這樣就會產(chǎn)生約13 dBm的輸出功率。

圖4. 以輸出功率(dBm)和輸入電平(V p-p差分)
表示的電路傳遞函數(shù)
假設(shè)IQ調(diào)制器的I和Q輸入端如上文所述通過100Ω 電阻端接,則可相對于典型ADI DAC的dBFS驅(qū)動電平來繪制輸出功率曲線(見圖5)。因此,0 dBFS的驅(qū)動電平對應(yīng)于1 V p-p,這樣也就產(chǎn)生了與上文所述相同的13 dBm輸出功率。

圖5. IQ調(diào)制器I和Q輸入端通過100Ω電阻端接以及未端接情況下以輸出功率和DAC驅(qū)動電平表示的電路傳遞函數(shù)
圖5還顯示了I和Q輸入端未通過100 Ω電阻端接時電路的傳遞函數(shù)。由于得到的DAC電壓驅(qū)動電平增加一倍(最大2 Vp-p),因此得到的輸出功率相對于同樣的DAC驅(qū)動電平增加了6 dB。
雖然在沒有I和Q端接電阻的情況下電路也可以運行,但這確實為通常放置在DAC和IQ調(diào)制器之間的濾波器帶來了一些問題。由于該濾波器一般兩端都會端接,因此最好在IQ 調(diào)制器的I和Q輸入端之間放置一些電阻(這些輸入端的未端接輸入電阻值約為60 kΩ)??衫?00 Ω to 1000 Ω 范圍內(nèi)的電阻值來提高得到的DAC電壓驅(qū)動電平和對應(yīng)的輸出功率。但是,設(shè)計DAC和IQ調(diào)制器之間的濾波器時要小心謹(jǐn)慎,確保其支持不同的源阻抗和負(fù)載阻抗。
如上所述,從圖4和圖5中可以看出,采用1 V p-p正弦波(0dBFS)信號時輸出功率約為13 dBm(I和Q輸入端通過100 Ω電阻端接)。實際上,DAC驅(qū)動電平必須略低于0 dBFS,以減少失真(通常為1 dB至2 dB)。除此之外,均方根驅(qū)動電平也應(yīng)該降低一些,具體幅度等于載波調(diào)制的峰均比。峰值包絡(luò)功率(PEP)與均方根功率之比通常在5 dB(對于類似于QPSK的調(diào)制方案,在調(diào)制為恒定包絡(luò)的特殊情況下則為0 dB)至10 dB(對于更高階的QAM調(diào)制方案)范圍內(nèi)。參見圖6,這表明0 dBm至10 dBm范圍內(nèi)的輸出功率水平是可行的。
單載波寬帶碼分多址(WCDMA)信號的鄰道功率比(ACPR)已成為評估電路系統(tǒng)級失真(也就是相對于僅依靠IP3和IMD電平的評估)的主流指標(biāo)。圖6顯示了測得的電路ACPR與輸出功率水平之間的關(guān)系。在采用WCDMA信號的情況下,ACPR定義為載波(帶寬3.84 MHz)中的功率與鄰道(通道間隔為5 MHz)中的功率之比,同樣也是在3.84 MHz帶寬條件下測量。該曲線還顯示了同類測量的相間通道功率比,但是載波偏移為10 MHz。

圖6. OIP3和WDCMA ACPR與輸出功率的曲線圖
本例中,信號的PEP與均方根之比約為10 dB(WCDMA信號的峰均比視載波的配置及加載方式而定)。根據(jù)該曲線和所需的ACPR級別,在0 dBm至10 dBm范圍內(nèi)選擇一個輸出功率水平。功率水平低于0 dBm時,ACPR開始取決于電路逐漸降低的信噪比。
常見變化
ADL5320 驅(qū)動器放大器的額定工作范圍是400 MHz至2.7 GHz。這樣很方便地涵蓋了 ADL5375 IQ調(diào)制器額定頻率范圍的較低部分。在2.3 GHz至4 GHz的頻率范圍內(nèi)工作時,推薦使用 ADL5321驅(qū)動器放大器。 ADL5320 和 ADL5321 都必須調(diào)諧至各自的工作頻率范圍內(nèi)。這兩款器件的數(shù)據(jù)手冊都包含一些表格,其中提供了針對常用工作頻率進(jìn)行元件調(diào)諧的推薦值。
也可以使用ADL5601或ADL5602,等內(nèi)部匹配的寬帶增益模塊來在IQ調(diào)制器的輸出端提供增益。然而,由于這類器件的OIP3較低(相對于ADL5320和ADL5321而言),因此它們往往決定電路的總體IP3并使其降低。
許多窄帶IQ調(diào)制器都可在其工作頻率范圍內(nèi)提供更高的性z能。例如, ADL5370/ ADL5371/ ADL5372/ ADL5373/ ADL5374。與ADL5375相比,這些窄帶器件可提供更高的增益和OIP3。與ADL5320及ADL5321驅(qū)動器放大器搭配使用時,最終結(jié)果就是總輸出功率更高,而復(fù)合OIP3相似。
ADRF6701/ADRF6702/ADRF6703/ADRF6704系列窄帶IQ調(diào)制器集成鎖相環(huán)(PLL)和壓控振蕩器(VCO)。這些器件的性能與 ADL5370/ ADL5371/ ADL5372/ ADL5373/ ADL5374系列相似,但集成度更高。
有許多選項可用于驅(qū)動IQ調(diào)制器的I和Q輸入端。 AD9125 和 AD9122 均為16位雙通道DAC,工作速率分別是1 GSPS和1.2 GSPS。這些器件可用于生成基帶頻譜(以0 Hz為中心)或復(fù)數(shù)中頻頻譜(通常在100 MHz至200 MHz范圍內(nèi))。
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