Ces dernières années, la communication mobile s'est rapidement développée et popularisée en Chine, et la technologie des émetteurs et des récepteurs de communication sans fil s'est également développée rapidement. La fonction principale de l'émetteur RF est de réaliser la modulation du signal en bande de base, la conversion ascendante et l'amplification de puissance. Comparée à la structure du récepteur, la structure de l'émetteur est relativement simple. Généralement:

· Conversion directe (également appelée zéro si modulation)
· Conversion ascendante indirecte (également connue sous le nom de conversion de fréquence à deux étages ou type superhétérodyne)
· Émetteur FI numérique

La structure du circuit de modulation en quadrature IQ standard est très simple. Il est divisé en générateur de bande de base IQ et mélangeur IQ. Qu'il s'agisse d'une modulation d'amplitude, d'une modulation de fréquence ou d'une modulation de phase, cela ne peut être réalisé qu'en modifiant différents signaux en bande de base IQ. La fonction du modulateur IQ est de déplacer le signal IQ en bande de base vers la porteuse. Le modulateur en quadrature peut généralement atteindre une précision de phase et un équilibre d'amplitude élevés, et est très approprié pour la conversion directe (zéro en cas de modulation) dans le système de communication. Par conséquent, il est largement utilisé dans les émetteurs de conversion directe, tels que la communication mobile cellulaire, le WLAN, le super système de communication UWB, Bluetooth, GPS et autres systèmes. C'est un élément clé du système de communication sans fil moderne.

Le schéma fonctionnel du modulateur en quadrature est présenté dans la figure 1 ci-dessous. S'il est utilisé pour l'émetteur à conversion directe, le deuxième LO, si le filtre et le mélangeur sont omis, ce qui simplifie la structure du système émetteur, réduisant ainsi le coût, le volume et la consommation d'énergie.

Figure 1 Schéma fonctionnel du modulateur en quadrature

Les inconvénients inhérents du modulateur en quadrature sont les fuites LO et la suppression de la bande latérale (les fuites LO sont principalement causées par la polarisation CC du signal IQ, le déséquilibre du signal différentiel IQ et un mauvais indice d'isolation des basses et RF). Idéalement, le modulateur en quadrature déplace et superpose uniquement le spectre en bande de base et ne provoquera pas de prolifération du spectre hors bande ni de distorsion dans la bande du signal. Le modulateur en quadrature aura inévitablement des facteurs non idéaux, entraînant diverses distorsions du signal de sortie et affectant la qualité de la communication, de sorte que les performances RF du modulateur en quadrature doivent être testées sous tous les aspects.

Le signal CW à bande latérale unique est généralement utilisé pour tester la suppression d'image du modulateur IQ, et le signal d'entrée I est sin ω 0t, le signal Q : cos ⁡ ω 0t est mélangé avec l'oscillateur local orthogonal pour obtenir le signal de modulation s (T) , où ω 0 est généralement un signal de balayage, allant de près de DC à des dizaines ou des centaines de mégaoctets :

  s(t)=sinω₀t∙cosω_ct-cosω₀t∙ sinω_c t
     = péché⁡ (ω_c-ω₀ )t

Si le modulateur IQ est complètement idéal, il générera seulement (ω c- ω 0) un signal à bande latérale unique (signal CW à bande latérale unique), mais en raison de la non-idéalité du modulateur, il générera également (ω c + ω un signal miroir) est généré à 0). Dans le même temps, à la fréquence de l'oscillateur local ω C, la position aura également un signal appelé fuite LO. La suppression de l'oscillateur local et du signal miroir est un indice important du modulateur IQ. La figure 2 est le résultat de sortie CW à bande latérale unique d'un modulateur IQ typique. La porteuse est de 10 g, le signal IQ est de 30 MHz et le rejet du signal miroir est de 42 dB. À ce stade, le générateur de forme d'onde arbitraire est utilisé pour générer deux canaux de signaux sin et COS de 30 MHz, qui sont respectivement fournis au modulateur IQ comme entrée de bande de base. Les deux canaux du réseau vectoriel avec option double source peuvent également être utilisés pour produire des ondes continues CW avec une différence de phase constante de 90 degrés. Un autre avantage de l'utilisation du réseau vectoriel est que l'oscillateur local et le système de suppression d'image peuvent être testés en mode balayage.

Figure 2 L'analyseur de spectre teste la modulation IQ de la source de signal vectoriel

2. Tâche de test

Le modulateur en quadrature utilisé dans cet article est l'adl5371 provenant d'appareils analogiques. Sa plage de fréquences de travail est de 500 MHz à 1.5 GHz. Comme le montre la figure 3 ci-dessous, les ports I +, I -, q + et q de l'appareil sont respectivement une entrée de bande de base différentielle double IQ, et lo est une entrée Lo asymétrique (le rein est connecté à la charge correspondante). L'entrée en bande de base nécessite une tension de polarisation de 500 mV. La sortie RF Vout est asymétrique de 50 Ω.

Figure 3 Broche adl5371 du modulateur de quadrature (à gauche) et carte d'évaluation adl5371

Pendant le test, la carte d'évaluation de l'adl5371 doit entrer un lo asymétrique de 0 dbm et 900 MHz. La valeur crête à crête de l'onde sinusoïdale de l'entrée de bande de base différentielle double IQ est de 1.4 V, la fréquence est de 1 MHz et a une tension de polarisation de 500 mV. Les éléments de test comprennent : la puissance de sortie ; Point de compression de sortie 1 dB ; Traversée de transporteur ; Suppression de la bande latérale ; Erreur de phase en quadrature ; Déséquilibre d'amplitude du QI ; Suppression des deuxième et troisième harmoniques ; TOI； Réponse en fréquence bande de base à amplitude RF.

3. Plateforme de tests

Le cœur de la plate-forme de test est la source de signal vectoriel et l'analyseur de signal et de spectre, comme le montre la figure ci-dessous. Il comprend également une alimentation CC et un multimètre (mesure de tension). L'Adl5371 est installé sur la carte d'évaluation Q mod. La source de signal vectoriel est généralement équipée d'une sortie IQ différentielle, qui peut émettre l'IQ en bande de base sous forme de signal différentiel à partir des quatre BNC connecteurs sur le panneau arrière.

Figure 4 Plate-forme de test du modulateur en quadrature

4. Résultat du test

4.1 Réglage de base de la source du signal

Les paramètres de source de signal des éléments de test de 4.2 à 4.4 sont illustrés dans la figure ci-dessous. La bande de base génère une onde sinusoïdale de 1 MHz, la sortie IQ de la bande de base adopte le mode différentiel, la tension de sortie maximale est de 0.7 V et la tension de polarisation du port IQ est de 500 mv.

Figure 5 Réglage de base de la source de signal smu200a

4.2 Puissance de sortie

Comme le montre la marque M1 sur la figure 6, la puissance de sortie est de 7.86 dBm.

Figure 6 Résultats des tests de puissance de sortie

4.3 Fuite de l'oscillateur local et suppression de bande latérale, deuxième et troisième harmoniques

On peut voir à partir de D3 et D2 sur la figure 7 que la suppression de la bande latérale est de - 51.5 dbc et la fuite LO est de - 57 dbc.
Selon D4 et D1 sur la figure 7, le degré de suppression du deuxième harmonique est de - 72 dB et le système de suppression du troisième harmonique est de - 53 dB.

Figure 7 Résultats des tests de puissance de sortie, fuite de l'oscillateur local et suppression de bande latérale, résultats de mesure de la deuxième et de la troisième harmonique

4.4 Point de compression de 1 dB

Augmentez la tension de sortie différentielle IQ par pas de 1 dB. Lorsque la valeur accrue de la puissance de sortie est inférieure à 1 dB sur le spectromètre, le point de compression de 1 dB est mesuré. Comme le montre la figure 8 ci-dessous, le point de compression de sortie est de 13.8 dBm et la puissance IQ d'entrée correspondante lue sur la source de signal est de 1.567 V.

Figure 8 Résultats de mesure du point de compression à 1 dB

4.5 Déséquilibre d'amplitude IQ et erreur de phase en quadrature

La source de signal génère du QPSK avec un débit de symboles de 1 m et le réglage de la sortie IQ est le même que celui des éléments de test précédents. En utilisant la démodulation par analyse de signal vectoriel (VSA) du spectromètre, les résultats des tests de la figure 9 ci-dessous montrent que l'erreur de phase en quadrature est de 0.08 degrés et que le déséquilibre d'amplitude IQ est de 0.04 dB.

Figure 9 Résultats de mesure des caractéristiques du QI insatisfaisants

4.6 TOI

La fonction multiporteuse standard de la source de signal génère des signaux IQ à double tonalité de 3.5 MHz et 4.5 MHz. Le paramètre de sortie IQ est le même que celui des éléments de test précédents. Ajustez la tension d'entrée IQ jusqu'à ce que la puissance de sortie du signal à double tonalité atteigne 1.6 dBm. En utilisant la fonction toi du spectromètre, le toi mesuré est de 27.7 dBm.

Figure 10 Résultats de la mesure Toi

4.7 Réponse en fréquence bande de base à amplitude RF

Pour le test de réponse en fréquence d'amplitude, le décalage de fréquence de bande de base doit être modifié étape par étape par une source de signal contrôlée par programme informatique, et la trace de mesure du spectromètre adopte la fonction de maintien maximale. Comme le montre la figure 11, de 900 MHz à 940 MHz, la réponse en fréquence d'amplitude maximale de la carte d'évaluation du modulateur en quadrature est de 7.8 dBm et la valeur minimale est de 7.1 dBm. Il convient de noter que les résultats de mesure de la réponse en fréquence d'amplitude ci-dessus sont les résultats de mesure de la carte d'évaluation adl5371. Si vous souhaitez obtenir la bande passante de 1 dB et 0.1 dB de la puce adl5371, vous devez calibrer et corriger les caractéristiques du circuit de la carte d'évaluation.

Figure 11 Les résultats de mesure de la réponse en fréquence d'amplitude sont mesurés par smu200a (en haut) et afq100b (en bas)

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