下圖顯示了微波無線電信號鏈和控制路徑的一般情形。發射側有雙基帶IQ高速數模轉換器,其輸出進入一個正交調制器。 然后,該輸出進入一個轉換器模塊,后者執行單邊帶上變頻,將其變為微波頻率輸出。
此微波信號隨后由功率放大器放大,通過微波天線發送至空中廣播。 接收路徑信號鏈幾乎與發射側相反。 微波信號由天線接收,經過濾波后,被鏡像抑制混頻器下變頻至較低頻率。 此信號隨后通過一個可變增益級,并再次由混頻器降頻至更低的頻率。 此時會進行一些通道濾波和額外的放大處理,然后由高速模數轉換器數字化,以便在調制解調器中進行數字信號處理。
這些系統常常還有DPD或數字預失真算法,用以降低或消除功率放大器運行接近飽和所引起的發射信號失真。 這些校正是改善系統性能和防止鄰道干擾所必需的。該DPD路徑捕獲功率放大器輸出,將發射信號的副本通過一條接收鏈送回發射機的處理單元,該接收鏈有時被稱為觀測接收機。
隨后便可利用收到的信號對要發送的信號進行數字預失真處理,從而校正發射路徑缺陷,提高發射信號鏈總體性能。 在不同運營商系統中,上如所示的完整系統有時會被拆分為多臺設備,會在接下來的幾張中看到這種現象。
傳統頻段分離ODU 6至44 GHz
對于傳統頻段,有些系統分為室內單元和室外單元。 室內和室外單元的典型分界線是在數據轉換器和無線電的邊界。 傳統系統的室外單元或ODU包括天線、放大器、上/下變頻器和RF混頻器,數據基帶頻率通常約為350 MHz(發射路徑)和140 MHz(接收路徑)。
該IF數據隨后通過同軸電纜連接進入室內單元或IDU。收購Hittite Microwave后,加上ADI公司先前的RF和微波產品,使得ADI產品現在覆蓋了從6 GHz到44 GHz的全部點對點傳統頻譜,可以構建完整的分離式室外單元。 我們有各種各樣的窄帶和高集成度器件,可支持微波點到點系統的全部頻率范圍。
這些產品包括功率放大器、VGA、微波上/下變頻器、集成VCO功能以支持高性能LO產生的微波PLL以及RF/IF上/下變頻器。
傳統頻段分離 IDU
室內單元包括一些對信號進行預處理或后處理的放大器、數據轉換器、調制解調器、FPGA或ASIC。 作為全球領先的數據轉換器供應商,ADI公司提供各種各樣的轉換器,可支持點對點系統所需的每種通道帶寬。
上圖列出了一些產品。 可以看到,ADI公司既有支持LVDS數據接口的轉換器,也有支持新型JESD204B高速串行接口的轉換器。 在該IDU中,數據轉換器和發射機一般是利用片內NCO和數字調制器直接產生IF信號。 類似地,轉換器和接收機利用片內數字下變頻器將接收信號移動到基帶,以便在ASIC或FPGA中進行解調。
傳統頻段完全ODU6至24 GHz
在一個完整的室外單元系統中,數據轉換器位于室外單元中,數字ASIC位于室內單元中,基帶數據在其間傳輸。 ADI公司的混合信號前端或MxFE AD9993專門為支持這種系統而生成。 高性能AD9993集成了兩個14位500 MSPS DAC和四個14位250 MSPS ADC,以便為完整ODU無線電提供所需的轉換器,包括本圖未顯示的觀測路徑選項。
高集成度MxFE在單個封裝中提供這些數據轉換器功能,可縮減整體電路板空間,有助于實現更小尺寸的ODU。 可以看到,這些轉換器連接到調制器或解調器,它們直接上下變頻為所需的微波頻段,消除了所有中間變頻級,從而降低了無線電復雜度。 這使得無線電整體尺寸更小,重量更輕,適合廣泛的安裝類型。
傳統頻段完全ODU,帶DPD 6至24 GHz
下圖是同一完整ODU系統的另一張框圖,其中包括一個數字預失真觀測路徑選項。 AD9993上的第二對14位250 MSPS ADC用于觀測接收路徑。 圖中還給出了一個可選器件列表,利用分立轉換器來實現同樣的無線電。 取決于性能要求以及是選擇零中頻調制還是復中頻調制,AD9993 MxFE或分立轉換器均有可能是更好的選擇。
ADI轉換器解決方案支持這兩種方法。 如果是分立轉換器,采樣速率必須更高以支持轉換,抑制發射機上的邊帶信號或接收機的鏡像。 ADI公司的GSPS轉換器完全能夠滿足需求。
V波段完全室外單元
下圖顯示了一個V波段全室外單元。 分配了7 GHz,有充裕的帶寬可供使用,因而可以使用寬帶GSPS轉換器。 如果是單一50 MHz通道,考慮前面列出的較低頻率轉換器會更恰當。
如果要聚合多個通道,或者同時傳輸多個不同通道,那么寬帶轉換器可能更合適。 因此,針對接收機,圖中列出了幾款精選 1 GSPS ADC 和 AD9625 2.5 GSPS RF ADC;針對發射機,則列出了雙通道2.8 GSPS轉換器AD9136。 無線電配置為直接變頻,基帶數據驅動微波調制器,正交解調器驅動到寬帶ADC。
E波段完全室外單元單次轉換架構
在下圖E波段單一變頻無線電示例中,使用了同樣的轉換器。 AD9136驅動正交調制器,后者以適當的RF頻率輸出信號,然后利用鏡像抑制上變頻器將信號移動到70到80 GHz頻段中的E波段頻率。
接收側使用一個鏡像抑制混頻器來將信號下變頻到適當的RF頻率,通道濾波和信號放大可以在這里一起進行,然后將信號解調或下變頻到基帶頻率范圍,ADC可以對其數字化,然后發送到數字ASIC,由調制解調器進行信號處理。
E波段完全室外單元直接變頻架構
下圖是一個E波段直接變頻無線電,其架構與前面顯示的V波段無線電非常相似。 本例中,E波段中的寬通道使得V波段無線電所用的寬帶轉換器也可用于E波段無線電。 GSPS轉換器非常靈活,能夠支持多種不同的微波系統架構。對于新回程系統的設計,GSPS轉換器是最佳選擇。
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原文標題:科普:點對點系統的常見無線電架構
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