IQ正交调制器基础知识和测试详解.docx

《IQ正交调制器基础知识和测试详解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《IQ正交调制器基础知识和测试详解.docx（11页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、IQ正交调制器基础知识和测试详解1.概述近几年来，移动通信在我国得到了迅速的发展和普及，无线通信的发射机与接收机技术也得到迅猛发展。射频发射机的主要功能是实现基带信号调制、上变频和功率放大。与接收机的结构相比，发射机的结构相对比较简单。通常有： 直接上变频（又称：零中频调制） 间接上变频（又称：两级变频或超外差式） 数字中频发射机标准的IQ正交调制电路的结构非常简单，它分为IQ基带发生器和IQ混频器两大部分。不管是调幅，调频或是调相信号，只需要通过改变不同的IQ基带信号就可以实现。而IQ调制器的作用是将基带IQ信号搬移到载波上。正交调制器通常能实现较高的相位精度与幅度平衡，非常适合于通信系统中

2、的直接上变频（零中频调制），因此广泛用于直接上变频发射机，例如蜂窝移动通信、W1AN、UWB超通信系统、蓝牙、GPS等系统中，是现代无线通信系统中的关键元件。下图1所示是正交调制器的框图，如果用于直接上变频发射机，省去了第二本振，中频滤波器和混频器，使发射机系统结构简化，从而降低了成本、体积和功耗。图1正交调制器原理框图正交调制器的固有缺点在于本振泄漏和边带抑制（本振泄漏主要是由IQ信号的直流偏置，IQ差分信号的不平衡性以及本振和射频的隔离指标差等因素造成的）。理想情况下，正交调制器只是完成基带频谱的搬移和叠加，不会造成信号的带外频谱增生或是产生带内失真。正交调制器会不可避免的存在非理想因素，

3、使得输出信号产生各种失真，影响通信质量，所以正交调制器的射频性能需要进行全方面的测试。测试IQ调制器的镜像抑制一般采用单边带CW信号，输入的I信号：sin30t,Q信号：COS国3代与正交本振混频以后可得调制信号s（t）,其中3。一般为扫频信号，从DC附近开始到几十或几百兆：s（t）=sin0tcosct-cos0tsinct=Siniijji（c-0）t如果IQ调制器完全理想，只会在（3r3。）处产生一个单边带信号（单边带CW信号），但是由于调制器的不理想性，也会在（3c+）处产生一个镜像信号。与此同时在本振频率以位置也会有一个信号，称为本振泄漏。本振和镜像信号的抑制度是IQ调制器的重要指标

4、。图2是一个典型的IQ调制器的单边带Cw输出结果，载波为10G,IQ信号为30MHz,测试得到镜像信号的抑制度为42dB此时采用任意波形发生器产生两路30MHZ的Sin和COS信号，分别提供给IQ调制器作为基带输入，也可以使用带有双源选件的矢网的两个通道输出相位差恒定为90度的CW连续波，用矢网的另一个好处就是,可以实现扫频模式下的本振和镜像抑制度的测试。2 图2.频谱仪测试矢量信号源的IQ调制镜像抑制度3 .测试任务本文采用的正交调制器待测件是来自ANA1oGDEVICES的AD15371它的工作频率范围：500MHz-I.5GHzo下图3所示，该器件I+,I-,Q+,Q-端口分别为IQ双路

5、差分基带输入，1O为单端本振输入（1o1N接匹配负载）。基带输入需要500mV的偏置电压。射频输出VoUT为单端50。图3.正交调制器AD15371pin（左）和AD15371的评估板测试时，AD15371的评估板需要输入OdBn1、900MHZ的单端本振。IQ双路差分基带输入的正弦波的峰峰值为1.4V,频率为IMHz,并且带有500mV的偏置电压。测试项目包括：输出功率；输出IdB压缩点；载波馈通；边带抑制；正交相位误差；IQ幅度不平衡性；二次、三次谐波抑制；T0I；基带到射频幅频响应。4 .测试平台测试平台的核心是矢量信号源和信号与频谱分析仪，如下图所示。还包括直流电源和万用表（电压测量）

6、。AD15371安装在评估板QMOD上。矢量信号源通常配备了差分IQ输出，可以将基带IQ以差分信号的形式从后面板的四个BNC接头输出。图4.正交调制器测试平台5 .测试结果5.1 信号源基本设置4.24.4的测试项目中信号源设置如下图所示，基带产生IMHZ的正弦波，基带IQ输出采用差分模式，输出电压峰值为0.7V,IQ端口偏置电压500mV0图5.信号源SMU200A基本设置5.2 输出功率从图6的标注M1看出，输出功率7.86dBmMu1tiViewSpectrumVSAfxjVSA2(J1)ISPeCtrUm21XRef1eve120.00dBmRBW300HzAtt30dSWT33.5m

7、sVBW300HzModeAutoFFT3M4(1-69.88dB2.9970MHz1(17.86dBm899.0010MHzOICF900.0MHz11pts2.0MHz/Span20.0MHz2MarkerTabIeTypeRefTrc1Stimu1usReWFunctionFunctionResu1tM11899.001MHz7.86dBmD2M111.998MHz-51.35dBD3M11999.0kHz-57.19dBD4M112.997MHz-69.88dBMeasuring.O*4*T5.11.7!?03：0S：45Date15NOV2012030545图6.输出功率测试结果5.

8、3 本振泄漏和边带抑制、二次谐波和三次谐波从图7中D3,D2看出,边带抑制-515dBc,本振泄漏-57dBc从图7中D4,D1看出，二次谐波抑制度为-72dB,三次谐波抑制度为-53dB。Date15NOV2012030752图7.输出功率测试结果本振泄漏和边带抑制、二次谐波和三次谐波测量结果5.4 IdB压缩点按IdB的步进增大差分IQ输出的电压，在频谱仪上看到输出功率的增加值小于IdB时就测出了IdB压缩点，从下图8中看出，输出压缩点为13.8dBm,在信号源上读取对应的输入IQ功率为1.567Vo图8.IdB压缩点测量结果5.5 IQ幅度不平衡性和正交相位误差信号源产生IM符号速率的Q

9、PSK,IQ输出的设置与前面的测试项目相同。使用频谱仪的矢量信号分析（VSA）解调，下图9测试结果显示正交相位误差为0.08度，IQ幅度不平衡性为004dB40Freq900。MHZRs1Cn8001ConstIQ(McasRefITStart1.881Moawrtng.OMM88I飞法J_温翦3%dB*degdeo%HZ-X03,297017,5919&6.49dJd1Currentj0.330.6949.7143.240.160.390.170581.070.999989-58.22-52.110.040.080.0000003.93Date15NOV2012031331图9.IQ不理想特

10、性测量结果4.6TOI信号源标配的Mu1ti-Carrier功能产生3.5MHz和4.5MHz的双音IQ信号，IQ输出的设置与前面的测试项目相同，调整IQ输入电压直到双音信号输出功率到1.6dBm,利用频谱仪自带的To1功能测得TOI为27.7dBmo图10.ToI测量结果4.7基带到射频幅频响应进行幅频响应测试需要用计算机程控信号源步进改变基带频偏，频谱仪的测量迹线采用最大保持功能。从图11看出，从900MHZ到940MHz,该正交调制器评估板的幅频响应最大值7.8dBm,最小值7.IdBm。需要特别注意的是，上述的幅频响应测量结果是对AD15371评估板的测量结果，如果要得到AD15371芯片的IdB和0.IdB带宽，还需对评估板电路的电路特性进行校准并修正。Ref1eve19.8mRBW10kHzAtt19dBSWT753sVBW1OkHZModeAutoFFT900.0200MHr/sae一/SVzssJ/tJJ/一一J八7900.0MHZ4(HPe40MH”940QM图11.幅频响应测量结果,采用SMU200A测量()与AFQ1OoB测量(下)作者:A1tairTang