CDMA上混频器解决方案

2006-05-07 15:50:10来源: 电子产品世界

    CDMA移动系统(MS)中的Tx链路系统框图示于图1。来自基带处理器MSM3000的基带信号由IFT3000(Qualcomm公司产品)调制为130MHz IF信号。此被调制的信号上变频到RF发射频率前必须由混频器进行频带限制。然后,激励器和功率放大器(PA进一步放大RF信号。

    在MS中,为了满足系统功率控制需要,在Tx链路中,必须达到85dB的动态范围(DR)。Tx链路中3个自动增益控制(AGC)放大器提供此动态范围。IFT3000有84dB的DR,此对应于控制电压范围0.2~2.3V。MRFIC1854中,两个AGC放大器总DR大约为64dB,其控制电压范围0.1~1.7V。基于功率控制算法(开环和闭环),MSM3000输出一个脉冲密度调制(PDM)控制信号来调节Tx增益。

    为了达到最佳性能,必须在3个AGC放大器之间合理地分配总Tx增益。IFT3000的增益太大,会导致低相邻信道的功率抑制(ACPR)问题,而太小的增益又会导致超量噪声问题。为了改善噪声性能,建议在上混频器前加进一个IF SAW滤波器。

    为达到较好的信噪比(SNR)和ACPR,IFT3000通常工用在DR的高输出功率区,这是因为SNR和ACPR随输出功率增加。为防止MRFIC1854中IF AGC放大器和上混频器的饱和,在上混频器前必须用(假若需要更多衰减)IF衰减器。

    然而,下面的因素会使增益控制问题变复杂化。首先,MSM3000基带处理器通常只有一个AGC控制器引脚可用,第二,IFT3000和MRFIC1854的AGC特性具有不同的增益斜率。这两点意味着3个AGC放大器不能被单独控制,即使对不同的AGC放大器用电平转换提供适当的控制电压范围。换言之,3个AGC电压是一一对应的。因此,任何一个AGC放大器中的任意增益容限会对预先设计的Tx增益产生不利影响。例如,在低增益上混频器中,IFT3000需要较强的驱动,这又导致ACPR问题(由于过激励上混频器)。因此,必须设计具有足够余量的衰减网络。

    第三,MRFIC1854设计用于整个动态范围,限制器件工作在AGC特性曲线的线性部分,可导致总Tx增益较大的变化。图2示出MRFIC1854的典型AGC特性曲线。很明显,在AGC特性曲线的中间大约有+8.0dB增益变化,在特性曲线的两端大约有+1.0dB增益变化。这提醒人们必须利用MRFIC1854的整个DR,使AGC环路自身动态地调节总Tx增益。限制MRFIC1854可用的AGC范围,可使低增益器件没有输出功率和放大饱和。为MRFIC1854设计的电平转换电路必须适用整个的AG范围,即0.1~1.7V。不要在任何一个AGC放大器的转换区加固定控制电压。否则会增大增益变化的影响。

    最后,MSM3000采用的TxAGC非线性补偿算法对TxAGC设计会产生另一限制,在这种平台中,Tx AGC特性曲线补线性化分为16个线性段(见图3),每段用线性方程y=mx+c表示,式中m代表斜率、C是每段的补偿。从Tx功率定标中得到m(7位)和C(9位)值,并把这些值存储在MSM3000的RAS_RAM 16个16位字中。6位输入的x范围是0/64~63/64,最后所得到的AGC控制(Tx_AGC_ADJ)是9位PDM信号。这表示在整个AGC DR中最后有512个增益步。必须仔细选择增益斜率。这16个线性化线段补偿AGC特性中的任意非线性,以产生净线性AGC放大器增益特性曲线。

    Tx链路中任何单元的器件增益变化会导致开环增益特性在X方向移动。例如,任意低增益器件导致整个开环增益特性曲线移动到右边。因此,为了产生相同的输出功率电平,必须产生一个较大的PDM输出值。实际上,只要开环AGC特性曲线两端的增益保持不变,则任意AGC放大器转换部分的任何增益变化在定标之后都可消除。然而,应当注意上述对Tx增益不利的影响。在只有MRFIC1854的部分AGC特性曲线被涵盖的情况下,尽管最大PDM码被输入,某些低增益器件不能产生最大输出功率。

    为处理此问题,一种解决方案是在Tx AGC电路中增加控制信号(见图4)。用另外的PDM输出(“PDM1”或“PDM2”)为AGC放大器(MRFIC1854)提供一个DC信号,在Tx_AGC_ADJ输出加上此PDM电压来调整Tx AGC特性曲线使其返回到预置位置。从Tx功率定标得到此调整电压,然后把它变换回PDM输出信号。相应的PDM输出值永久地存在MSM3000中。这种方法的优点是:减少了个别器件的有害的增益变化影响、对Tx增益干扰较小、具有更精确Tx功率定标。从另一方面来看,这些优点是以MSM3000控制软件修改、定标程序修改和稍微长一定的定标时间为代价的。因此现在大多数设计已包含电平转换的OPAMP,所以可以不需要另外的元件。为节省定标时间,通常把另外的PDM输出设置为零。只对失效的MS做额外的定标。

    在设计电平转换网络时,不管是否采用所建议的Tx AGC电路,都应该认定ITF3000和MRFIC1854的增益特性和PA的增益变化。增益变化数据可提供增益如何随器件不同而变化的概总值。考虑到容限数据,可设计具有足够余量的合适的电平转换电路来涵盖AGC放大器的增益变化,使其对产品增益容限的影响最小。

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