变频器基础知识 20110315.ppt

1、变频模块,20110315,博威科技,2,目录,1 综述 2 基本概念 3 混频器基础知识 4 滤波电路基础知识 5 变频器整机部分,博威科技,3,1 综述,通讯变频模块的使用环境简介 通讯变频模块的基本原理和作用 通讯变频模块方框图 通讯变频模块的关键技术,博威科技,4,1 综述,基本概念,变频单元是数字光纤直放站重要组成部分之一, 其功能是将数字光纤近端机耦合基站下行射频信号，经过双工器送入主机移频模块，主机移频模块将射频信号转换为中频信号送入近端中频板，近端中频板将中频信号处理后由光通讯传送给数字光纤远端机，数字光纤远端机中频板进行处理后还原出中频信号，再送入从机移频模块，从机移频模块将

2、中频信号转换为射频信号，经功放，双工器送到转发天线发送出去；同时，转发天线接收来自手机的上行信号，反向经过类似的宽带放大后，将增强的信号通过光纤发向基站天线,博威科技,5,1 综述,1)完成射频信号转中频信号，中频信号转射频信号； 2)通过增益调整，ALC等控制为近，远端中频板提供能够识别并具有一定质量的电平信号,变频分类,主要作用,1.上变频 2. 下变频,博威科技,6,1 综述,变频模块方框图,博威科技,7,1 综述,1、PLL技术 2、中频滤波器 3、混频器,关键技术,博威科技,8,2 PLL 基础知识,PLL(Phase Locked Loop)： 为锁相回路或锁相环，PLL用于振荡器

3、中的反馈技术。 许多电子设备要正常工作，通常需要外部的输入信号与内部的振荡信号同步，利 用锁相环路就可以实现这个目的,PLL基础知识,博威科技,9,2 PLL基础知识,1、鉴相器（PD,Phase Detector） 2、环路滤波器（LF,Loop Filter） 3、压控振荡器（VCO,Voltage Controlled Oscillator） 4、基准输入信号,PLL基本组成,博威科技,10,2 PLL基础知识,1、模拟锁相环 2、数字锁相环 现在所使用的锁相环频率合成器大都是数字的,2 锁相环分类,博威科技,11,2 PLL基础知识,PLL方框图,博威科技,12,2 PLL基础知识,频

4、率范围：指频率合成器输出最低频率输出最高频率之间的范围 频率间隔：指频率合成器两个相邻输出频率之间最小间隔 频率的稳定度：随着工作点电压、电流、湿度、温度以及时间长短（老化）等因素的随机变化，频率相对准确度也随机变化。由温度和时间两个因素产生的频率变化，定义了温度频率稳定度和时间频率稳定度。时间频率稳定度又分为长期频率稳定度和短期频率稳定度,PLL基础概念,博威科技,13,2 PLL基础知识,相位噪声是用来衡量本振等单音信号频谱纯度的一个指标，在时域表现为信号过零点的抖动。理想的单音信号，在频域应为一脉冲，而实际的单音总有一定的频谱宽度，如下面所示。一般的本振信号可以认为是随机过程对单音调相的

5、过程，因此信号所具有的边带信号被称为相位噪声。相位噪声在频域的可以这样定量描述：偏离中心频率多少Hz处，单位带宽内的功率与总信号功率相比。 杂散抑制：指与输出频率不相干的无用频率成分与载波电平的比值，以dBc 表示 频率转换时间（信道转换时间）：指振荡器从相对稳定的一个工作频率变化到另一指定的工作频率并达到系统要求所需的时间。显然，频率转换时间越短越好,2 PLL主要技术指标,博威科技,14,2 PLL基础知识,PLL主要厂家：模拟器件公司（ADI)、美国国家半导体公司（NS)、德州仪器（TI) 市场主要型号：ADF4111（ADI)、LMX2346（NS)、TRF3750(TI),PLL主要

6、生产厂家,博威科技,15,3 混频器基础知识,混频器简介,在无线电技术中，很多地方都需要混频器。在接收电路中，为了更好低放大和选择信号，需要将高频信号的频率降低，变成中频信号。在发射电路中，为将发射频率和接收频率右所区别，还需要将高频信号的频率升高,博威科技,16,3 混频器基础知识,混频器的基本符号,博威科技,17,3 混频器基础知识,混频器工作原理,从信号输入电路过来的高频调幅信号与本机振荡器产生的高频等幅信号同时加到混频器的输入端，经混频后，通过非线性器件的作用，在电流中产生各种新的频率成分，然后通过选聘电路，取出所需要的信号,博威科技,18,混频器基础知识,RF-LO隔离度： 为了减小

7、LO对射频信号的影响，和避免射频信号的损耗而加大噪声系数一般要求RF-LO要相互隔离。 2. RF-IF隔离度： 为了减小RF到IF的泄露,要求RF-IF要相互隔离。 3. LO-IF 隔离度: 为了减小LO到IF的泄露,要求LO-IF要相互隔离,混频器基本概念,博威科技,19,混频器基础知识,4. 变频损耗/增益 混频器射频输入端RF输入信号与IF 输出端信号电平的比值即 变频增益、或变频损耗。 5. 1dB压缩点 增加混频器 RF输入信号电平，观察IF输出信号，当混频器的 变频增益、或变频损耗比原值下降1dB时记录此时的RF信号电平，即为混频器1dB压缩 6. 噪声系数： 混频器 RF输入

8、端信号信噪比，与混频器IF输出信号信噪比的比值即混频器的 噪声系数,混频器基本概念,博威科技,20,3 混频器基础知识,7. 三阶交调： 当两个在工作频带内频率间隔较小的信号f1和f2同时输入混频器时，由于混频器的非线形，会产生交调失真，由于三阶交调分量2f1-f2和2f2-f1最易落在工作频带内，该分量与本振混频产生的信号会对正常的中频信号造成干扰，因而三阶交调也是混频器的一个重要指标。 8. 驻波比： 混频器的各端口的驻波比反映了输入输出是否与级联电路是否匹配,混频器基本概念,博威科技,21,3 混频器基础知识,1、混频后输出的信号包络变化规律决定于接收信号。 2、混频器只改变高频信号的频

9、率，并没有改变振幅变化规律,混频器的特点,博威科技,22,3 混频器基础知识,主要生产厂家：WJ、M/A COM、Z-COM、,主要生产厂家,博威科技,23,4 滤波电路基础知识,滤波器具有选频功能，在电路中用于实现信号的频率分隔，使所需频率的信号通过，而抑制不需要的信号频率,博威科技,24,4滤波电路基础知识,1、低通滤波器（LPF） 2、高通滤波器（HPF） 3、带通滤波器（BPF） 4、带阻滤波器（BEF）,滤波电路分类,博威科技,25,4滤波电路基础知识,博威科技,26,4 滤波电路基础知识,晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表滤波器,常用的中频滤波器有下列几种,博威科技,27,5 变频模块主

10、要组成,变频模块组成,PLL部分 中频滤波部分 中频放大部分 混频器部分,博威科技,28,5 变频模块主要组成,在变频模块中主要为混频器提供精确的本地振荡频率；,PLL部分主要作用,博威科技,29,5 变频模块主要组成,频综环路的具体实现框图,博威科技,30,变频模块主要组成,频综环路的具体实现框图,博威科技,31,变频模块主要组成,如上图，我们公司采用的一个方案，频综是集成了VCO与PLL , 体积小 成本低 性能好,博威科技,32,5变频模块主要组成,PLL关键器件,博威科技,33,变频模块主要组成,混频器具体实现电路图,博威科技,34,变频模块主要组成,接收机前端接收到的高频微弱信号进行

11、放大，滤波并经混频器混频后转换为211MHz的中频信号,如上图所示 ，考虑到混频器的输入1dB压缩点电平为9dBm，而在实际电路中输入电平离饱和输入电平留有10dB的余量，即要求混频器RF输入端口的电平不得超过-1dBm，最大输入信号电平为-10dBm，这就要求接收机混频器之前通道增益不得超过9dB。因此在射频通道中，引入了型3dB衰减器。这样在射频输入信号最大为-10dBm时，到达混频器的输入端口电平约为-3dBm，能有效地保证传输信号的质量，而不失真。同时可以改善通道线性，大大降低阻塞信号高阶交调产物的电平。,博威科技,35,关键器件资料,博威科技,36,中频滤波电路,中频滤波电路具体实现图,博威科技,37,中频滤波电路,如上图所示，从混频器输出的中频信号，首先经过一LC低通滤波器，然后进行二级中频放大。二级放大分别由Mini司的MAV-11SM及ERA-2SM完成，两种放大器均为单片放大器，供电方式都为单电源供电，选用MAV-11SM的原因是该器件P-1高而增益偏低，这样就有比较高的P-1回退，而其噪声系数较低，用于中频第一级也可降低整个通道的噪声系数；第二级放大器ERA-2SM的P-1只有12.4dBm，当输入-15dBm的GMSK信号时，ERA-2SM轻微饱和，输出电平收