測量I/Q調制器中的相位和延遲誤差
發布時間:2008/5/26 0:00:00 訪問次數:866
    
    就先進射頻發送器而言,直接轉換i/q調制是一種很有吸引力的解決方案,它以較低的成本實現了復雜調制。直接i/q調制器可以產生任意相位、頻率和幅度的波形。在典型應用中,i/q調制器產生一個單邊帶輸出信號。理想調制器在i混頻器和q混頻器本機振蕩器之間有完美的90。相移,而且沒有其它不想要的相位或增益減損,其輸出將僅包含所需要的邊帶信號。實際上,非理想性是由其它相位誤差源引起的,如基帶i/q延遲不匹配和dac歪斜失真。
    本文感興趣的誤差項是由基帶信號源引起的i/q歪斜誤差(jdgen)、由調制器引起的i/q基帶歪斜誤差(jmod)和lo正交誤差(jlo)(參見圖1)。注意,時延誤差(如jdgen和jmod)引起了與頻率有關的相位誤差,這種誤差不能用一個不受頻率影響的i/q相位調節補償。因此,時延誤差可能限制校準程序的有效性和圖像抑制的程度。
    
    
    為了針對寬頻通信通道(例如,w-cdma)實現最佳鏡頻抑制,了解這些誤差來源很重要。本文提供一種測量方法,用來確定射頻和基帶相位誤差的來源。該方法需要基帶 i/q 信號發生器和其 i 和 q 通道輸出之間的用戶可調相位(jgen)。采用這信號源可以進行 3 種測量。jdgen、jmod、jlo等誤差項可從這一系列測量中得出。
    第一種測量——用正常信號連接消除i/q調制器圖像信號(圖1)
    如圖1所示和定義的那樣,基帶發生器(jdgen)和在i/q調制器本身(jmod)的 i和q通道之間都可能存在相位差。在調制器中的正交lo信號、loi和loq之間也許還存在相位誤差jlo。因此,不想要的上邊帶信號(wlo + wbb)與想要的下邊帶信號(wlo — wbb)都出現在射頻輸出中。利用三角恒等式和小角度逼近,可以推導出上邊帶抑制。由下式給出:
    rsb = 20log ( jlo + jgen1 + jdgen + jmod ) — 6.02 [db] (1)
    注意,相位j用弧度表示。通過調節信號發生器的相位,可以最大限度地減小圖像項,信號發生器相位設定為
     jgen1 = — jlo — jdgen — jmod (2)
    第二種測量——采用接到調制器差分i通道輸入端的反向差分基帶信號,消除i/q調制器圖像信號(圖2)
    
    
    這個配置與圖1的區別是,連接到調制器的i輸入的差分基帶信號是反向的。調節可控制的信號發生器相位jgen2以消除圖像信號。在這種情況下,想要的信號是上邊帶信號(jlo + jbb)和圖像信號(jlo — jbb)上。下邊帶抑制由下式給出:
    rsb = 20 log ( jlo — jgen1 — jdgen — jmod ) — 6.02 [db] (3)
    就下式而言,圖像信號最小:jgen2 = jlo — jdgen — jmod (4)
    第三種測量——讓調制器的i和q輸入反向后消除i/q調制器圖像信號(圖3)
    
    
    在這種配置情況下,i和q差分輸入被交換了。調節可控制的信號發生器相位jgen3以消除圖像。現在想要的信號是上邊帶頻率分量(wlo + wbb),圖像是在(wlo — wbb)的下邊帶信號。下邊帶抑制由下式給出:
    rsb = 20log ( jgen3 + jdgen + jlo + jmod ) — 6.02 [db] (5)
    就下式而言,圖像信號最小:jgen3 = — jlo — jdgen + jmod (6)
    相位減損的計算
    解方程 (2)、(4) 和 (6),可得出:
    jlo = (jgen2 — jgen1)/2 (7)
    
    jdgen = —(jgen2 + jgen3)/2. (8)
    jmod = (jgen3 — jgen1)/2 (9)
    
    作為一個例子,我們現在用上述方法確定lt5528直接 i/q 調制器的誤差項。用rohde & schwarz公司的amiq i/q調制發生器作基帶信號源。就5個不同的lt5528實例,采用 5mhz和10mhz基帶頻率測量jlo、jdgen和jmod。從測得的相位誤差,可以計算等效延遲誤差。表1的結果顯示,基帶信號發生器相位誤差jdgen在這一設置中占主導地位,并等效于大約300ps的延遲誤差,相比之下,lt5528的基帶相位誤差jmod的等效延遲僅為約 25ps ~ 30ps。在這個例子中,基帶信號源相位誤差jdgen是主
    
    就先進射頻發送器而言,直接轉換i/q調制是一種很有吸引力的解決方案,它以較低的成本實現了復雜調制。直接i/q調制器可以產生任意相位、頻率和幅度的波形。在典型應用中,i/q調制器產生一個單邊帶輸出信號。理想調制器在i混頻器和q混頻器本機振蕩器之間有完美的90。相移,而且沒有其它不想要的相位或增益減損,其輸出將僅包含所需要的邊帶信號。實際上,非理想性是由其它相位誤差源引起的,如基帶i/q延遲不匹配和dac歪斜失真。
    本文感興趣的誤差項是由基帶信號源引起的i/q歪斜誤差(jdgen)、由調制器引起的i/q基帶歪斜誤差(jmod)和lo正交誤差(jlo)(參見圖1)。注意,時延誤差(如jdgen和jmod)引起了與頻率有關的相位誤差,這種誤差不能用一個不受頻率影響的i/q相位調節補償。因此,時延誤差可能限制校準程序的有效性和圖像抑制的程度。
    
    
    為了針對寬頻通信通道(例如,w-cdma)實現最佳鏡頻抑制,了解這些誤差來源很重要。本文提供一種測量方法,用來確定射頻和基帶相位誤差的來源。該方法需要基帶 i/q 信號發生器和其 i 和 q 通道輸出之間的用戶可調相位(jgen)。采用這信號源可以進行 3 種測量。jdgen、jmod、jlo等誤差項可從這一系列測量中得出。
    第一種測量——用正常信號連接消除i/q調制器圖像信號(圖1)
    如圖1所示和定義的那樣,基帶發生器(jdgen)和在i/q調制器本身(jmod)的 i和q通道之間都可能存在相位差。在調制器中的正交lo信號、loi和loq之間也許還存在相位誤差jlo。因此,不想要的上邊帶信號(wlo + wbb)與想要的下邊帶信號(wlo — wbb)都出現在射頻輸出中。利用三角恒等式和小角度逼近,可以推導出上邊帶抑制。由下式給出:
    rsb = 20log ( jlo + jgen1 + jdgen + jmod ) — 6.02 [db] (1)
    注意,相位j用弧度表示。通過調節信號發生器的相位,可以最大限度地減小圖像項,信號發生器相位設定為
     jgen1 = — jlo — jdgen — jmod (2)
    第二種測量——采用接到調制器差分i通道輸入端的反向差分基帶信號,消除i/q調制器圖像信號(圖2)
    
    
    這個配置與圖1的區別是,連接到調制器的i輸入的差分基帶信號是反向的。調節可控制的信號發生器相位jgen2以消除圖像信號。在這種情況下,想要的信號是上邊帶信號(jlo + jbb)和圖像信號(jlo — jbb)上。下邊帶抑制由下式給出:
    rsb = 20 log ( jlo — jgen1 — jdgen — jmod ) — 6.02 [db] (3)
    就下式而言,圖像信號最小:jgen2 = jlo — jdgen — jmod (4)
    第三種測量——讓調制器的i和q輸入反向后消除i/q調制器圖像信號(圖3)
    
    
    在這種配置情況下,i和q差分輸入被交換了。調節可控制的信號發生器相位jgen3以消除圖像。現在想要的信號是上邊帶頻率分量(wlo + wbb),圖像是在(wlo — wbb)的下邊帶信號。下邊帶抑制由下式給出:
    rsb = 20log ( jgen3 + jdgen + jlo + jmod ) — 6.02 [db] (5)
    就下式而言,圖像信號最小:jgen3 = — jlo — jdgen + jmod (6)
    相位減損的計算
    解方程 (2)、(4) 和 (6),可得出:
    jlo = (jgen2 — jgen1)/2 (7)
    
    jdgen = —(jgen2 + jgen3)/2. (8)
    jmod = (jgen3 — jgen1)/2 (9)
    
    作為一個例子,我們現在用上述方法確定lt5528直接 i/q 調制器的誤差項。用rohde & schwarz公司的amiq i/q調制發生器作基帶信號源。就5個不同的lt5528實例,采用 5mhz和10mhz基帶頻率測量jlo、jdgen和jmod。從測得的相位誤差,可以計算等效延遲誤差。表1的結果顯示,基帶信號發生器相位誤差jdgen在這一設置中占主導地位,并等效于大約300ps的延遲誤差,相比之下,lt5528的基帶相位誤差jmod的等效延遲僅為約 25ps ~ 30ps。在這個例子中,基帶信號源相位誤差jdgen是主
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