NOTA DE APLICACIÓN 5317 La implementación de un transmisor de RF directa para las comunicaciones inalámbricas

Resumen: Esta nota de aplicación explica cómo un DAC de RF como el MAX5879 es un componente esencial para un transmisor de radio directa de RF. La nota de aplicación se resumen las arquitecturas de transmisor de RF de FI cero y complejas SI, RF de alta (real) si, y directa antes de detallar los beneficios del transmisor de RF directa para aplicaciones inalámbricas, que han aumentado con el incremento de uso de la computadora inteligente y tabletas .Como se indica en nota de aplicación, la superioridad de una arquitectura de RF directa con unos resultados del CAD de alto rendimiento en el número de componentes reducido y menor disipación de potencia, mientras que la síntesis de señales muy ancha.Introducción

Los transmisores inalámbricos de radio han evolucionado a lo largo de los años de verdadera SI ( frecuencia intermedia ) transmisores, al complejo si los transmisores, a cero si los transmisores. Sin embargo, todavía hay limitaciones asociadas con estas arquitecturas comúnmente utilizados. Un nuevo enfoque, un transmisor de RF directa de radio, puede superar las limitaciones de los transmisores tradicionales. Este artículo compara varias arquitecturas de transmisores de radio para las comunicaciones inalámbricas. El transmisor de RF directa de radio, habilitada por un alto rendimiento de digital a analógico (DAC), se mostrará a tener claras ventajas sobre las tecnologías convencionales. El transmisor de radio directo-a-RF también tiene sus propios desafíos, sino que allana el camino para un transmisor de radio definida por software cierto.

Un DAC de RF, como la 2.3Gsps de 14-bit MAX5879 , es un componente esencial de la arquitectura direct-to-RF. Este DAC alcanza espuria y un rendimiento excelente de ruido para anchos de banda como el ancho de 1GHz. Cuenta con un nuevo enfoque para la transmisión en las zonas de Nyquist segunda y la tercera por lo que puede llevar a cabo la síntesis de RF en las frecuencias de salida de hasta 3GHz. Los resultados de medición verificar el rendimiento del CAD.

Las arquitecturas tradicionales de transmisor de RF

Las arquitecturas tradicionales del transmisor se han aplicado en los últimos decenios basadas en el principio superheterodino, donde se genera una frecuencia intermedia (IF), utilizando un oscilador local (LO) y un mezclador. La mesa de mezclas por lo general se crean dos imágenes, conocidas como bandas laterales, alrededor de la LO. La señal deseada se obtiene entonces mediante la filtración de una de las bandas laterales. Transmisores modernos de radio, específicamente a los utilizados en base inalámbricas transceptor estaciones ( BTS ), suelen utilizar complejo en fase (I) y cuadratura de fase símbolos (Q) en banda base para una señal modulada digitalmente.

La imagen más detallada (PDF, 80KB) Figura 1. Arquitecturas de transmisor de radio.

Complejo si el transmisor

Una banda base compleja señal digital por tanto, tiene dos caminos en banda base, I y Q. Hay una ventaja de utilizar dos rutas de señal de esta manera: cuando el complejo dos señales IF se combinan utilizando un análogo de modulador de cuadratura (MOD), uno de los SI bandas laterales se elimina. Sin embargo, debido a las asimetrías en las rutas I y Q, una cancelación ideal de la imagen modulador nunca se logra. Este complejo SI arquitectura se muestra en la Figura 1 (B) . Aquí la banda base compleja I y Q señales son interpolados (por un factor R) y modulada a complejo SI portadores utilizando un modulador digital compleja y un oscilador controlado numéricamente (NCO) que actúa como un LO. Los DAC dobles a continuación, convertir la brecha digital I y Q si los transportistas a analógico y alimentar al modulador.Para aumentar aún más la atenuación de la banda lateral no deseada, un filtro paso banda (BPF) se utiliza.

Cero-Si el transmisor

En el cero SI ( ZIF ) transmisor se muestra en la Figura 1 (A) , la señal digital compleja en banda base es simplemente interpolados para reducir los requisitos de filtrado y luego alimentadas a los DACs. La salida analógica complejo de los DACs, todavía en banda base (CC), se alimenta a un modulador de cuadratura analógica. El "mágico" de utilizar las señales complejas es fácilmente evidente con la arquitectura ZIF, como la señal modulada entera se convierte a una portadora de RF exactamente a la frecuencia LO. Sin embargo, las imperfecciones, tales como conductos para la LO y las asimetrías en el resultado I y Q caminos en un espolón LO y una imagen invertida de la señal que cae dentro de la señal transmitida. Esto, a su vez, degrada la tasa de errores de bits de la señal. En transmisores multiportadora, las imágenes pueden ser adyacentes a los transportistas y luego en la banda de resultados de emisiones espurias.Complicados sistemas de predistorsión digitales se suelen implementar en los transmisores de radio inalámbricas para hacer frente a estas diversas imperfecciones.

Directa Transmisor de RF

En el transmisor de RF particular se muestra en la Figura 1 (D) , el demodulador en cuadratura se implementa en el dominio digital y la LO reemplazados por un NCO. Esto se traduce en casi perfecta simetría en las rutas I y Q prácticamente sin conductos para LO. La salida del modulador digital es, pues, una portadora de RF digital que se alimenta a un DAC de muy alta velocidad. Desde la salida del DAC es en tiempo discreto, una imagen de alias se crea también equidistante a la frecuencia de reloj del CAD (CLK). La salida del DAC es filtrada por el BPF para seleccionar la portadora de RF y alimenta entonces a la ganancia variable amplificador ( VGA ).

Si el transmisor de alta

Este esquema para el transmisor de RF particular también se puede utilizar para generar una alta, "real" (en oposición a lo complejo) IF digital portador, como se muestra en la Figura 1 (C) . El DAC aquí convierte la IF digital a un análogo SI portador. Un filtro de paso de banda que sigue el DAC se utiliza para aislar el deseado si la imagen. Este real SI se alimenta entonces a una mezcladora que crea dos bandas laterales de señal IF que se mezcla con la LO. El deseado de RF de banda lateral es entonces aislado por otro filtro de paso de banda.

Es evidente que la arquitectura directa de RF requiere el menor número de componentes activos. Dado que la analógica modulador de cuadratura y la LO puede ser implementado en un FPGA o ASIC con un modulador digital de cuadratura y un suboficial, la arquitectura Direct RF elimina el yo y los errores Q desequilibrio y el pasante LO. Además, dado que el DAC normalmente se opera a frecuencias de muestreo mucho más altas, es más fácil de sintetizar muy ancha señales manteniendo los requisitos de filtrado manejable.

Un DAC de muy alto rendimiento es un componente esencial de la arquitectura de RF directo a ser una alternativa viable a los transmisores de radio tradicionales. Este DAC se requiere para generar portadoras de RF de hasta 2 GHz o superior, en un comportamiento dinámico logra normalmente en banda base o en un fondo de inversión con las otras arquitecturas. Uno de ellos de alto rendimiento DAC es el MAX5879.

Uso de la DAC MAX5879 para un transmisor de RF directa

El MAX5879, un 2.3Gsps 14-bit DAC RF con más de 2 GHz de la salida de ancho de banda , ruido muy bajo, y el rendimiento baja falsa, está diseñado específicamente para el transmisor de RF directa. Su respuesta de frecuencia (Figura 2 ) puede ser modificada cambiando su impulso respuesta. La no-retorno a cero ( NRZ ) modo se utiliza para la salida en la primera zona de Nyquist. La frecuencia de radio (RF) se concentra el modo de potencia de salida en las zonas segunda y tercera de Nyquist. El retorno a cero (RZ) modo proporciona una respuesta más plana, pero menor potencia de salida, a través de múltiples zonas de Nyquist.

Único en el MAX5879 es un modo de RFZ. El modo de RFZ es "cero relleno" el modo RF, por lo que la entrada de frecuencia de muestreo de entrar en el CAD es la mitad que en comparación con los otros modos. Este modo es útil para la síntesis de señales con ancho de banda inferior, mientras que conserva la ventaja de una salida de señal a frecuencias mucho más altas en las zonas superiores de Nyquist. En consecuencia, el DAC MAX5879 se puede utilizar para sintetizar portadoras moduladas bien más allá de su frecuencia de muestreo, limitado sólo por el ancho de banda de salida 2 + GHz analógica.

Figura 2. Respuesta de frecuencia seleccionable de la DAC MAX5879.

El MAX5879 demuestra más de 74dB de distorsión de intermodulación de una señal de 4-operador GSM en 940MHz (Figura 3 ); una relación adyacente 67dB fugas canal (ACLR) para una señal de 4-portadora WCDMA a 2,1 GHz ( Figura 4 ); y ACLR 65dB con un 2-portadora LTE en 2,6 GHz ( Figura 5 ). Con esta actuación, este DAC se puede utilizar para la síntesis digital directa de una amplia variedad de señales moduladas digitalmente en múltiples zonas de Nyquist. Por lo tanto, sirve como una plataforma de hardware común para multiestándar y multibanda, la estación base inalámbrica-transmisores.

Figura 3. MAX5879 4-operador GSM en el rendimiento a 940MHz y 2.3Gsps (primera zona de Nyquist).

Figura 4. MAX5879 4-portadora WCDMA 2140MHz y la actuación en 2.3Gsps (segunda zona de Nyquist).

Figura 5. MAX5879 2-portador de rendimiento de LTE en 2650MHz y 2.3Gsps (tercera zona de Nyquist).

Las solicitudes de un transmisor de RF directa

El DAC MAX5879 también pueden transmitir simultáneamente múltiples portadoras dentro de una zona de Nyquist. Esta capacidad se utiliza hoy día en el río abajo de televisión por cable en el que múltiples transmisores QAM señales moduladas se transmiten en la banda de 50MHz a 1000MHz. Para que la aplicación directa del transmisor de RF puede alcanzar 20 a 30 veces la densidad de portadores en comparación con las arquitecturas de otro transmisor. Debido a que, además, un único transmisor de RF de banda ancha directa puede reemplazar múltiples transmisores de radio, diseños experimentarán una reducción dramática tanto en la disipación de energía y la zona en la cabecera de televisión por cable.

El transmisor de RF directa usando el MAX5879 es también ventajoso en muchas otras aplicaciones donde la señal de banda ancho y altas frecuencias de salida son necesarios. Por ejemplo, a medida que más y más teléfonos y los ordenadores de las tabletas se utilizó, mayores anchuras de banda se requiere en las estaciones de base inalámbricas.Es por lo tanto no es de extrañar que muchos de los transmisores existentes que esos dispositivos serán reemplazados por el transmisor de RF directa habilitada por DAC de alto rendimiento de RF como el MAX5879.

Resumen

Un RF CAD habilitado transmisor transmite en anchos de banda mucho mayor que las arquitecturas tradicionales. No comprometer el rendimiento dinámico. También permite una FPGA o ASIC para eliminar un modulador de cuadratura y un sintetizador analógico LO, lo que aumenta la fiabilidad de la emisora ​​de radio. Este enfoque también reduce el número de componentes y, en muchos casos, reduce la disipación de potencia.