I/Q宽带调制器简化射频发射机的设计

现代数字无线通信发射机的设计给设备设计者们带来了越来越多的挑战。数据吞吐量不断增长的趋势，使得所发射信号的调制密度和载波带宽也随之增加。在传送相同有效值（rms）功率电平的信号时，要保持良好的相邻信道功率比(ACPR)，就要使用互调失真更低且噪声更小的器件。

为了维持调制载波的频谱形状，基带、IF （中频）和RF （射频）带宽在信道中传输时必须要保持平坦。当射频发射机设计需要在非常宽的 RF频率范围上工作时，整个信号链路的 RF 增益平坦度就成为设计的关键。最大限度地减小信号链路增益随频率变化出现的波动，可以减轻信号链路规划和预算的负担。

I/Q 调制器是现代数字无线通信发射机信号链路的关键器件。I/Q 调制器可将基带信号搬移到要求的射频位置上。它包含一个本地振荡器(LO)输入，该输入分解成同相(I)和正交(Q)分量。这两个信号分别与同相和正交基带信号作为混频器的输入。混频器的输出相加后生成 RF 或者 IF 频段的调制载波。ADI 公司的 ADL5385I/Q 调制器包含这些基本的模块(参见示意图)，并且提供宽带操作、高数据率以及出色的信号质量，从而减轻设计者的负担。

许多应用使用两级上变频，这要求更多的器件、更高的成本和复杂性。ADL5385 采用 “一分为二”的有源本振分配器，克服了传统的多相局限性。分配器可以实现宽达五个 8 倍频程的调谐范围(50 MHz～2.2 GHz)。LO 及其组件输出至两个 D 触发器。触发器的输出驱动混频器内核。由于 LO 信号要一分为二，因此 LO 频率必须是射频输出频率的两倍。LO的对称性也相当重要，因为这直接影响边带抑制。

在单信道调制系统中，利用较高阶次的调制技术或更宽的带宽可以增加数据容量。其挑战是在载波带宽内保持平坦增益，以确保增益波动最小，从而避免预补偿。ADL5385 在宽达 85MHz 的范围内可以保证 0.1dB 的基带增益平坦度，在绝大多数应用中不需要任何预补偿。

误差向量（EVM）可以用来衡量信号调制的质量，它直接受到调制器内正交和幅度误差的影响。通过观察单边带频谱中的边带抑制程度可以测量出正交和幅度误差的大小。在未经补偿时，ADL5385 I/Q调制器的边带抑制能力在 900MHz 低于-38dBc。一般来说，这样的边带抑制能力可以保证 EVM 能更容易地为大多数通信标准所接受。如果需要更高的性能，则可以调整基带信号的相对增益和相位。

ADL5385 I/Q调制器的低失真特性，使之能达到很高的输出功率电平，而对相邻信道的泄漏最小。这样，就允许射频系统后续电路的增益可以降低。ADL5385 I/Q调制器特性加上其宽的调谐范围，使得调制器不必经过校准即可使用，从而大大降低设计与生产所需的时间与精力。

作者：Yuping Toh，射频与无线产品应用工程师，ADI公司