WCDMA BTS低成本直接上變頻方案具最佳ACPR特性

直接上變頻是實現發射機架構的最經濟高效的解決方案，也是基站設計中最重要的規范。I/Q調制器的載噪比是WCDMA技術中最關鍵的參數。TRF3702 I/Q調制器在保持優異的ACPR性能的情況下，提供帶有容限的載噪性能。本文將詳細介紹單載波及多載波WCDMA BTS中，對模擬正交調制器載噪比的相關技術要求。

在發射機系統中采用直接上變頻架構，通常被視為降低系統成本的方法，因為它可以降低系統復雜程度與組件數。圖1為WCDMA直接上變頻架構的結構圖。與雙變頻發射機不同，直接上變頻無需中頻信號發生器、中頻合成器(PLL/VCO)、中頻－射頻混頻器以及SAW濾波器。

WCDMA直接上變頻架構的結構圖

WCDMA技術中對I/Q調制器的主要性能要求是對載波偏移50MHz及60MHz下的ACPR(鄰信道功率比)及噪聲性能的要求，其中對噪聲性能的要求最為嚴格。該噪聲性能需求由雜散發射的限制決定(不能超過此限制，請參見6.6.3.1.2 [1]章節)。

雜散發射限值

雜散發射限值決定了載波的最大偏移量。最重要的相關參數是偏移量為50MHz(-25 dBm)及60MHz(-30 dBm)時的雜散發射。此時的測量帶寬為1MHz。表2是偏移量為60MHz的實例。在此偏移量為60MHz的例子中，單載波工作于最差的狀況(載波位于上限頻率2167.5MHz或下限頻率2112.5MHz)。在此例中，偏移60MHz的頻率(即2172.5MHz及2107.5MHz)恰好處于Tx頻帶之外，此時，雙工濾波器不會產生任何衰減。

由于工作帶寬為60MHZ(2110MHz到2170MHz)，所以直接上變頻架構也不考慮采用信道濾波器來減少載波中的噪聲底。I/Q調制器本身需要提供足夠的噪聲性能。

偏移量為60MHZ時的雜散發散

-30 dBm表示絕對噪聲電平(absolute noise level)，它決定了I/Q調制器的載噪比性能。表1中的計算結果為所需的載噪比性能。

雜散發散引起的鏈路預算及噪聲比

此分析中的輸出功率為43dBm。這是單WCDMA載波的rms功率(測量帶寬為3.84MHz)。雜散發射為-30 dBm時測量帶寬為1MHz。這相當于測量帶寬為3.84MHz時，功率為-24.16 dBm?？紤]到噪聲底的系統容限為6 dB，所以PA輸出端的噪聲底為-30.16 dBm。這相當于載噪比為-73.16 dBc/3.84MHz或-139 dBc/Hz。這意味著，輸出功率為-10 dBm的I/Q調制器輸出端的噪聲底不應超過-149 dBm/Hz。

在多載波設計中，此噪聲性能不一定很難達到，原因是60MHz的偏移量會迫使頻率在某個范圍內進行調節，雙工濾波器已經衰減了一定量的噪聲。而對偏移量為50MHz下雜散發射的要求則嚴格很多，最大值為-25 dBm(帶寬為1MHz)。對于偏移量為60MHz時的雜散發射，可以寬松出5 dB。在帶寬為15MHZ的系統中，偏移量為50MHz的參數尤為重要，與單載波的情況一樣，偏移50MHz的頻率恰好是2107.5MHz或2172.5MHz，此時雙工濾波器起不到降噪作用。

ACPR要求

對于WCDMA中的I/Q調制器來說，ACPR要求的重要性僅次于載噪參數。ACPR(鄰信道功率比)在UMTS標準中稱為ACLR(相鄰信道泄露比)，它是主信道與上下相鄰信道(5MHz偏移)以及相間信道(10MHz偏移)的功率比。UMTS標準對于相間信道及相鄰信道的ACLR的要求分別是45 dBc和50 dB。這些值取決于功率放大器的輸出，為避免降低PA性能，信號鏈中單獨的組件對這些值要求更高。對I/Q調制器來說，一般的性能要求是低于60 dBc。

與DAC5686組合后的TRF3702的性能

TRF3702[2]與DAC5686[3](16位、500MSPS雙DAC)組合后進行了測試，組合中使用被動端口，以說明其在ACPR與噪聲方面的性能。圖3中顯示了被動端口。為簡潔起見，省略了DAC的濾波部分。

DAC5686和TRF3702之間的被動端口

DAC5686的輸出的誤差允許范圍是AVDD -0.5V到AVDD +0.5V，很容易與TRF3702的普通模式輸入電壓(3.7V)建立連接。在偏移量為50MHz與60MHz的情況下，噪聲性能低于-144 dBc/Hz，非常符合計算出的需要(包括6dB的余量)(參見表1)。TRF3702 I/Q調制器的輸出功率在此配置中為-8 dBm。在此條件下，ACPR的性能在64 dBc的范圍內。

偏移量量為60MHz時，噪聲與WCDMA信道功率的關系

圖中顯示了偏移量為60MHz時，噪聲與TRF3702輸出端信道功率的關系。當輸出功率在-15 dBm的范圍內，計算出的載噪比指標可以維持在較低水平，從而可擁有更佳的ACPR。

當輸出功率較低時，TRF3702的ACPR可超過71 dBc。圖1為單載波WCDMA信號在某個輸出功率下的ACPR工作特性圖(ACPR為71.2 dBc，且載噪比仍處于限值范圍內)。

當輸出功率為-14dBm時，ACPR最佳

結論

以上對WCDMA基站中直接上變頻模擬調制器的最大噪聲底的分析，表明TRF3702可以滿足噪聲要求，并帶有足夠的容限。噪聲底不應超過-139 dBc/Hz(包括6 dB的容限)。TRF3702通過被動端口與DAC5686連接后測量出的噪聲性能在-143 dBc/Hz范圍內。在輸出功率為較高的-8 dBm時，ACPR為64 dBc(滿足要求)。當輸出功率為較低的-14 dBm時，ACPR可高達71 dBc，仍滿足載噪比的要求 。

供稿：德州儀器，Heinz-Peter Beckemeyer