介紹了一種 WiMax 雙下變頻 IF 采樣接收機(jī)設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)闡述了其背景知識(shí)、架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)方法、性能評(píng)估等內(nèi)容，為相關(guān)工程人員提供了全面的設(shè)計(jì)參考。
*附件：一種WiMax雙下變頻IF采樣接收機(jī)設(shè)計(jì)方案.pdf

1. 背景知識(shí)
   • OFDM 調(diào)制方案 ：WiMax 標(biāo)準(zhǔn)采用 OFDM 調(diào)制，利用 IQ 調(diào)制副載波實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速率，且對(duì)多徑傳播有強(qiáng)適應(yīng)性。
   • 接收機(jī)靈敏度要求 ：根據(jù) IEEE802.16 - 2004 標(biāo)準(zhǔn)，WiMax 接收機(jī)在不同編碼率和通道寬度下有相應(yīng)基準(zhǔn)靈敏度，如 1.5MHz 通道寬度（編碼率 QPSK）為 - 91dBm，20MHz 通道寬度（編碼率 64 - QAM）為 - 65dBm，接收機(jī) NF 需達(dá) 7dB（含 5dB 執(zhí)行裕量）。
   • 最大輸入功率限制 ：802.16 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定成功檢測(cè)的最大輸入功率為 - 30dBm，設(shè)備需承受 0dBm 輸入電平而不損壞，同時(shí)對(duì)相鄰和非相鄰?fù)ǖ酪种朴幸?，以維持目標(biāo)信號(hào) BER 在一定水平。
2. 架構(gòu)設(shè)計(jì)
   • 雙下變頻 IF 采樣架構(gòu)優(yōu)勢(shì) ：適用于處理 WiMax 等大信號(hào)帶寬系統(tǒng)，多下變頻可提高接收機(jī)靈敏度和抗阻塞信號(hào)能力，雙下變頻允許使用高第一 IF，使鏡像頻率帶超出前端濾波器通帶范圍。
   • IF 中心頻率選擇 ：以 14 位 ADC 為基礎(chǔ)，考慮雜散軌跡和可用濾波器等因素，第一 IF 選擇 374MHz，第二 IF 選擇 70MHz，二者分別有多種優(yōu)勢(shì)且市場(chǎng)上有合適濾波器可選。
   • 級(jí)聯(lián)性能預(yù)期 ：給出了接收機(jī)信號(hào)鏈從頻段選擇濾波器輸出端到 ADC 接口的預(yù)期動(dòng)態(tài)性能，包括增益、IIP3 和 NF 等參數(shù)。
3. 實(shí)現(xiàn)方法
   • 頻段選擇濾波器 ：多家制造商提供相關(guān)濾波器，腔體濾波器插入損耗低、阻帶抑制強(qiáng)，陶瓷濾波器成本低，根據(jù)接收機(jī)需求選擇了 Digital Communications Inc. 生產(chǎn)的 10 段通帶腔體濾波器（中心頻率 2350MHz）。
   • LNA 設(shè)計(jì) ：第一 LNA 級(jí)選用 Agient Technologies 的 ATF541M4 GaAs E - mode pHEMT，其低噪聲和高 OIP3 特性對(duì)接收機(jī)總體靈敏度至關(guān)重要，第一級(jí)和第二級(jí) LNA 電路實(shí)現(xiàn)模式及性能已給出，兩級(jí)間使用簡(jiǎn)單高通濾波器改善鏡像抑制性能。
   • 混頻器與 PLL ：信號(hào)經(jīng) ADL5350 混頻器下變頻至 374MHz IF，該混頻器為單端無(wú)源且內(nèi)置 LO 緩沖放大器，需外部電路提供驅(qū)動(dòng)和濾波；用于生成 LO1 的第一個(gè) PLL 采用小數(shù)分頻 ADF4153 合成器，閉環(huán)帶寬約 30kHz，相位抖動(dòng)估算值 0.3 度。
   • 濾波器與放大器 ：374MHz 信號(hào)經(jīng) SAW 濾波器進(jìn)行通道選擇，再由 AD8344 有源混頻器下變頻至 70MHz IF，該混頻器采用低本振方案，由 ADF4360 - 8 提供 304MHz LO，其轉(zhuǎn)換增益、IIP3 和 SSB NF 等性能良好，70MHz 輸出經(jīng)四階低通濾波器抑制雜散；然后信號(hào)通過(guò) AD8370 數(shù)控可變?cè)鲆娣糯笃?/u>調(diào)節(jié)增益，再由 AD9246 進(jìn)行 IF 采樣，ADC 具有高模擬輸入帶寬和低功耗特點(diǎn)，采樣時(shí)鐘為 80MSPS，為避免降低 ADC 靈敏度，采用橢圓低通抗混疊濾波器。
4. 性能評(píng)估
   • 數(shù)據(jù)捕獲與分析 ：利用 ADI 公司的高速 ADCFIFO USB 評(píng)估套件捕獲 ADC 采樣數(shù)據(jù)，通過(guò) ADC Analyzer 軟件分析時(shí)域及頻域性能，如單音和雙音失真性能、EVM 性能等。
   • 選擇性測(cè)量 ：測(cè)量接收機(jī)選擇性，在缺少前端頻段選擇濾波器時(shí)選擇性良好，加上前端濾波器后，相鄰 RF 頻段抑制性能超 60dB。
   • 性能總結(jié) ：接收機(jī)性能全面總結(jié)，如增益范圍、EVM、IIP3、NF、鏡像抑制、相鄰?fù)ǖ酪种坪凸牡葏?shù)，設(shè)計(jì)在一定輸入信號(hào)功率范圍內(nèi)性能優(yōu)良。

審核編輯 黃宇