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作者: 发布时间:2011-05-28 19:32:52 来源: 繁体版
 固定WiMAX标准基于正交频分复用(OFDM) 技术,使用256个副载波; 该标准支持1.75~ 28 MHz范围内的多个信道带宽,同时支持多种不同的调制方案,包括BPSK、QPSK、16QAM 和64QAM。  1 主要芯片完成功能  本设备采用超外差

 固定WiMAX标准基于正交频分复用(OFDM) 技术,使用256个副载波; 该标准支持1.75~ 28 MHz范围内的多个信道带宽,同时支持多种不同的调制方案,包括BPSK、QPSK、16QAM 和64QAM。dYD自动化在线网

  1 主要芯片完成功能dYD自动化在线网

  本设备采用超外差时分双工方式来完成设计,在符合WiMAX 标准的射频套片推出之前,成功选用SIGE 公司生产的中频芯片SE7051L10 和 Texasinstruments 公司生产的射频芯片TRF2436 来完成设计。中频频率固定为380 MHz,射频频率在 5. 725~5. 850 GHz频段内可选。dYD自动化在线网

  1.1 SE7051L10dYD自动化在线网

  SE7051L10 主要完成功能为:dYD自动化在线网

  ①在发射时隙内完成I、Q 基带信号上变频为380MHz 的固定中频信号;dYD自动化在线网

  ②在接收时隙内完成接收的380 MHz 的固定中频信号下变频为零中频的I、Q 基带信号;dYD自动化在线网

  ③完成合成IF 和RF 所需的LO 功能; 其中中频LO 频率为固定的380 MHz; RF 本振频率可选,以便系统工作在期望的工作信道内;dYD自动化在线网

  ④在发射和接收通道,均内置可变增益放大器,同时Tx 通道具有18 dB 的增益控制范围( 步进6 dB) ,和50 dB TX 增益控制范围( 步进1 dB) ,Rx 通道具有50 dB 的自动增益控制范围。dYD自动化在线网

  1.2 TRF2436dYD自动化在线网

  TRF2436 完成功能为:dYD自动化在线网

  ①在发射时隙内完成380 MHz 的固定中频信号上变频到所需的RF 信道频率;②在接收时隙内完成接收的RF 信号放大并下变频为380 MHz 的固定中频信号;③片内内置收发开关、低噪声放大器及开关控制的功率放大器;④ 内置射频本振倍频器。dYD自动化在线网

  2 总体设计dYD自动化在线网

  由于SE7051L10 与TRF2432 非同一公司套片,需重新设计,主要从以下几点考虑。dYD自动化在线网

  中频芯片SE7051L10 产生射频本振,其合成频率范围2 850~ 3 350MHz,若系统选用低本振,要求最低频率为2 672. 5MHz,SE7051L10 无法满足该要求,系统只能选用高本振,高本振要求频率为3 052~ 3 115MHz。dYD自动化在线网

  选用高本振将导致中频及基带频谱镜像,对点对点系统而言,由于接收下变频将发射的上变频导致的频谱镜像翻转,系统会不留痕迹进行解调。dYD自动化在线网

  但作为CPE 设备,无法与标准基站对联,采用基带I、Q信号颠倒连接,巧妙地解决选用高本振导致的频谱翻转,与标准信号源对联,系统工作正常。dYD自动化在线网

  SE7051L10 的收发中频为各自独立的差分输入输出,而TRF2436 收发中频为共用的差分输入输出,为解决此问题,选用2只单端双掷开关,通过收发切换控制信号,将SE7051L10 的收发中频各自独立的差分输入输出切换至TRF2436 要求共用的中频差分输入输出,效果良好。dYD自动化在线网

  作为WiMAX CPE设备,基站为适应不同用户端设备要求,其系统接收增益固定,不具备AGC功能,为保证接收信号幅度恒定,通过动态调整不同CPE设备的发射功率。dYD自动化在线网

  因此要求WiMAX CPE设备发射通道具有超过50 dB的ALC控制范围; 虽然SE7051L10内置步径1 dB 的50 dB衰减器,但中频衰减过大,将影响中频信号的信噪比,从而影响系统性能。dYD自动化在线网

  而TRF2436是针对802. 11系统开发的,发射通道没有提高系统动态的数控衰减器; 为增大系统发射动态,在TRF2436的射频滤波器后增加一片步径4 dB总衰减28 dB数控衰减器。dYD自动化在线网

  重新设计SE7051L10 射频本振的环路滤波器,优化射频本振的相位噪声,从而改善发射及接收系统的信号相对矢量误差。dYD自动化在线网

  TRF2436 的本振要求100Ω差分输入,本振功率电平0 dBm。通过增加此频段工作的平衡- 不平衡变换的巴仑集成块来解决,巴仑集成块平衡输出阻抗为200Ω差分输出,阻抗不匹配通过四分之一波长阻抗变换器来解决。dYD自动化在线网

  同时,通过一单片放大器将 SE7051L10 输出本振放大到0 dBm,单片放大器也有利于提高本振的输入输出隔离度。dYD自动化在线网

  通过收发通道的预算,合理地完成功放及低噪放设计。dYD自动化在线网

  3 系统工作流程dYD自动化在线网

  系统采用时分双工工作方式,当基带控制的收发开关信号为高电平时,系统工作在发时隙,基带送出的I、Q 信号经调制、上变频、功率放大和中频、射频滤波后经开关由天线发射至接收端。dYD自动化在线网

  在接收端,基带控制的收发开关信号此时为低高电平,系统工作在收时隙,接收的射频信号经开关、低噪放、下变频、相应射频、中频滤波,解调出I、Q 基带信号送至基带信号处理单元。 dYD自动化在线网

  4 主要技术指标的实现与指标分配dYD自动化在线网

  4.1 发射功率的实现dYD自动化在线网

  由于系统的基带采用OFDM 调制技术,OFDM是无线通信系统中的一项关键技术,是一种多载波传输技术。dYD自动化在线网

  多载波传输技术相对于单载波传输技术而言有很多优点,例如抗多径干扰,抗突发噪声和有效地克服频率选择衰落。但OFDM 技术的一个主要缺点就是具有很高的峰均功率比(PAPR) ,高的峰值容易引起非线性失真。dYD自动化在线网

  同时,由于系统采用较高的64QAM 等调制方式,对系统的线性要求较高,针对以上问题,在设计及选用器件时,为保证系统工作在线性区域,所有器件均要求在其P1 dB回退10 dB工作。dYD自动化在线网

  功放设计的难点主要是末级功放的设计,本系统末级功放选用SIRENZA公司生产的SZA5044,其输出P1 dB为29 dBm,功率回退10 dB,其输出线性功率为19 dBm。dYD自动化在线网

  功放末级有一无源收发开关、抑制谐波分量的低通滤波器及MCX 插座,其插入损耗总和为1. 6 dB,在插座输出口输出的线性功率为 17. 4 dBm,满足设备技术指标要求;同时,SZA5044的增益为28 dB,为保证设备技术指标16 dBm 功率输出,SZA5044 输入功率要求-9 dBm。


基于OFDM的WiMAX RF系统设计
  
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