点对点系统的常见无线电架构

下图显示了微波无线电信号链和控制路径的一般情形。发射侧有双基带IQ高速数模转换器,其输出进入一个正交调制器。 然后,该输出进入一个转换器模块,后者执行单边带上变频,将其变为微波频率输出。

微波无线电信号链和控制路径

微波无线电信号链和控制路径

此微波信号随后由功率放大器放大,通过微波天线发送至空中广播。 接收路径信号链几乎与发射侧相反。 微波信号由天线接收,经过滤波后,被镜像抑制混频器下变频至较低频率。 此信号随后通过一个可变增益级,并再次由混频器降频至更低的频率。 此时会进行一些通道滤波和额外的放大处理,然后由高速模数转换器数字化,以便在调制解调器中进行数字信号处理。

这些系统常常还有DPD或数字预失真算法,用以降低或消除功率放大器运行接近饱和所引起的发射信号失真。 这些校正是改善系统性能和防止邻道干扰所必需的。该DPD路径捕获功率放大器输出,将发射信号的副本通过一条接收链送回发射机的处理单元,该接收链有时被称为观测接收机。

随后便可利用收到的信号对要发送的信号进行数字预失真处理,从而校正发射路径缺陷,提高发射信号链总体性能。 在不同运营商系统中,上如所示的完整系统有时会被拆分为多台设备,会在接下来的几张中看到这种现象。

传统频段分离ODU 6至44 GHz
对于传统频段,有些系统分为室内单元和室外单元。 室内和室外单元的典型分界线是在数据转换器和无线电的边界。 传统系统的室外单元或ODU包括天线、放大器、上/下变频器和RF混频器,数据基带频率通常约为350 MHz(发射路径)和140 MHz(接收路径)。


该IF数据随后通过同轴电缆连接进入室内单元或IDU。收购Hittite Microwave后,加上ADI公司先前的RF和微波产品,使得ADI产品现在覆盖了从6 GHz到44 GHz的全部点对点传统频谱,可以构建完整的分离式室外单元。 我们有各种各样的窄带和高集成度器件,可支持微波点到点系统的全部频率范围。

这些产品包括功率放大器、VGA、微波上/下变频器、集成VCO功能以支持高性能LO产生的微波PLL以及RF/IF上/下变频器。

传统频段分离 IDU
室内单元包括一些对信号进行预处理或后处理的放大器、数据转换器、调制解调器、FPGA或ASIC。 作为全球领先的数据转换器供应商,ADI公司提供各种各样的转换器,可支持点对点系统所需的每种通道带宽。


上图列出了一些产品。 可以看到,ADI公司既有支持LVDS数据接口的转换器,也有支持新型JESD204B高速串行接口的转换器。 在该IDU中,数据转换器和发射机一般是利用片内NCO和数字调制器直接产生IF信号。 类似地,转换器和接收机利用片内数字下变频器将接收信号移动到基带,以便在ASIC或FPGA中进行解调。

传统频段完全ODU6至24 GHz
在一个完整的室外单元系统中,数据转换器位于室外单元中,数字ASIC位于室内单元中,基带数据在其间传输。 ADI公司的混合信号前端或MxFE AD9993专门为支持这种系统而生成。 高性能AD9993集成了两个14位500 MSPS DAC和四个14位250 MSPS ADC,以便为完整ODU无线电提供所需的转换器,包括本图未显示的观测路径选项。


高集成度MxFE在单个封装中提供这些数据转换器功能,可缩减整体电路板空间,有助于实现更小尺寸的ODU。 可以看到,这些转换器连接到调制器或解调器,它们直接上下变频为所需的微波频段,消除了所有中间变频级,从而降低了无线电复杂度。 这使得无线电整体尺寸更小,重量更轻,适合广泛的安装类型。

传统频段完全ODU,带DPD 6至24 GHz
下图是同一完整ODU系统的另一张框图,其中包括一个数字预失真观测路径选项。 AD9993上的第二对14位250 MSPS ADC用于观测接收路径。 图中还给出了一个可选器件列表,利用分立转换器来实现同样的无线电。 取决于性能要求以及是选择零中频调制还是复中频调制,AD9993 MxFE或分立转换器均有可能是更好的选择。

ADI转换器解决方案支持这两种方法。 如果是分立转换器,采样速率必须更高以支持转换,抑制发射机上的边带信号或接收机的镜像。 ADI公司的GSPS转换器完全能够满足需求。

V波段完全室外单元
下图显示了一个V波段全室外单元。 分配了7 GHz,有充裕的带宽可供使用,因而可以使用宽带GSPS转换器。 如果是单一50 MHz通道,考虑前面列出的较低频率转换器会更恰当。

如果要聚合多个通道,或者同时传输多个不同通道,那么宽带转换器可能更合适。 因此,针对接收机,图中列出了几款精选 1 GSPS ADC 和 AD9625 2.5 GSPS RF ADC;针对发射机,则列出了双通道2.8 GSPS转换器AD9136。 无线电配置为直接变频,基带数据驱动微波调制器,正交解调器驱动到宽带ADC。

E波段完全室外单元单次转换架构
在下图E波段单一变频无线电示例中,使用了同样的转换器。 AD9136驱动正交调制器,后者以适当的RF频率输出信号,然后利用镜像抑制上变频器将信号移动到70到80 GHz频段中的E波段频率。

接收侧使用一个镜像抑制混频器来将信号下变频到适当的RF频率,通道滤波和信号放大可以在这里一起进行,然后将信号解调或下变频到基带频率范围,ADC可以对其数字化,然后发送到数字ASIC,由调制解调器进行信号处理。

E波段完全室外单元直接变频架构
下图是一个E波段直接变频无线电,其架构与前面显示的V波段无线电非常相似。 本例中,E波段中的宽通道使得V波段无线电所用的宽带转换器也可用于E波段无线电。 GSPS转换器非常灵活,能够支持多种不同的微波系统架构。对于新回程系统的设计,GSPS转换器是最佳选择。

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