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介绍一种 WiMax 双下变频 IF 采样接收机设计方案

eeDesigner 2024-12-18 16:29 次阅读

介绍了一种 WiMax 双下变频 IF 采样接收机设计方案,详细阐述了其背景知识、架构、实现方法、性能评估等内容,为相关工程人员提供了全面的设计参考。
*附件:一种WiMax双下变频IF采样接收机设计方案.pdf
000.png

  1. 背景知识
    • OFDM 调制方案 :WiMax 标准采用 OFDM 调制,利用 IQ 调制副载波实现高数据传输速率,且对多径传播有强适应性。
    • 接收机灵敏度要求 :根据 IEEE802.16 - 2004 标准,WiMax 接收机在不同编码率和通道宽度下有相应基准灵敏度,如 1.5MHz 通道宽度(编码率 QPSK)为 - 91dBm,20MHz 通道宽度(编码率 64 - QAM)为 - 65dBm,接收机 NF 需达 7dB(含 5dB 执行裕量)。
    • 最大输入功率限制 :802.16 标准规定成功检测的最大输入功率为 - 30dBm,设备需承受 0dBm 输入电平而不损坏,同时对相邻和非相邻通道抑制有要求,以维持目标信号 BER 在一定水平。
  2. 架构设计
    • 双下变频 IF 采样架构优势 :适用于处理 WiMax 等大信号带宽系统,多下变频可提高接收机灵敏度和抗阻塞信号能力,双下变频允许使用高第一 IF,使镜像频率带超出前端滤波器通带范围。
    • IF 中心频率选择 :以 14 位 ADC 为基础,考虑杂散轨迹和可用滤波器等因素,第一 IF 选择 374MHz,第二 IF 选择 70MHz,二者分别有多种优势且市场上有合适滤波器可选。
    • 级联性能预期 :给出了接收机信号链从频段选择滤波器输出端到 ADC 接口的预期动态性能,包括增益、IIP3 和 NF 等参数
  3. 实现方法
    • 频段选择滤波器 :多家制造商提供相关滤波器,腔体滤波器插入损耗低、阻带抑制强,陶瓷滤波器成本低,根据接收机需求选择了 Digital Communications Inc. 生产的 10 段通带腔体滤波器(中心频率 2350MHz)。
    • LNA 设计 :第一 LNA 级选用 Agient Technologies 的 ATF541M4 GaAs E - mode pHEMT,其低噪声和高 OIP3 特性对接收机总体灵敏度至关重要,第一级和第二级 LNA 电路实现模式及性能已给出,两级间使用简单高通滤波器改善镜像抑制性能。
    • 混频器与 PLL :信号经 ADL5350 混频器下变频至 374MHz IF,该混频器为单端无源且内置 LO 缓冲放大器,需外部电路提供驱动和滤波;用于生成 LO1 的第一个 PLL 采用小数分频 ADF4153 合成器,闭环带宽约 30kHz,相位抖动估算值 0.3 度。
    • 滤波器与放大器 :374MHz 信号经 SAW 滤波器进行通道选择,再由 AD8344 有源混频器下变频至 70MHz IF,该混频器采用低本振方案,由 ADF4360 - 8 提供 304MHz LO,其转换增益、IIP3 和 SSB NF 等性能良好,70MHz 输出经四阶低通滤波器抑制杂散;然后信号通过 AD8370 数控可变增益放大器调节增益,再由 AD9246 进行 IF 采样,ADC 具有高interwetten与威廉的赔率体系 输入带宽和低功耗特点,采样时钟为 80MSPS,为避免降低 ADC 灵敏度,采用椭圆低通抗混叠滤波器。
  4. 性能评估
    • 数据捕获与分析 :利用 ADI 公司的高速 ADCFIFO USB 评估套件捕获 ADC 采样数据,通过 ADC Analyzer 软件分析时域及频域性能,如单音和双音失真性能、EVM 性能等。
    • 选择性测量 :测量接收机选择性,在缺少前端频段选择滤波器时选择性良好,加上前端滤波器后,相邻 RF 频段抑制性能超 60dB。
    • 性能总结 :接收机性能全面总结,如增益范围、EVM、IIP3、NF、镜像抑制、相邻通道抑制和功耗等参数,设计在一定输入信号功率范围内性能优良。

审核编辑 黄宇

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