射頻工程師都知道功放對(duì)高低溫變化和電源變化比較敏感，一旦這些外界條件改變，功放的功率變化可能會(huì)達(dá)到3dB之大。發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常提到一個(gè)概念，功率要滿足（）1dBm,那么如何在溫度、電源變化的條件下實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求？今天我們重點(diǎn)講一下其中的一種技術(shù)-笛卡爾環(huán)。

在發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候通常有兩種方案：開(kāi)環(huán)設(shè)計(jì)與閉環(huán)設(shè)計(jì)。閉環(huán)設(shè)計(jì)的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)天線駐波檢測(cè)等，那么除了監(jiān)測(cè)駐波還能實(shí)現(xiàn)什么？

負(fù)反饋

(相關(guān)資料圖)

負(fù)反饋的基本原理及框圖如下圖所示

無(wú)反饋時(shí)：Y(t)=X（t）+A(dB)

有反饋時(shí)：Y(t)=X（t）+A(dB)-B(dB)

電壓或者高低溫變化都是反應(yīng)為增益A的變化，從上述公式中可以看出，當(dāng)A變化時(shí)，增益A變?yōu)锳+p，由于增益B為從功放輸出端耦合回來(lái)的增益，耦合器為無(wú)源器件不隨電壓變化，溫度變化耦合器的耦合功率變化較小（可以忽略不計(jì)）

所以B變?yōu)锽+p，Y(t)1= X（t）+A(dB)+p-B(dB)-p= X（t）+A(dB)-B(dB)

所以可以看出，有負(fù)反饋電路時(shí)，功率不隨高低溫與電壓變化而變化。設(shè)計(jì)可以滿足功率穩(wěn)定度的要求。

由上述公式可知，負(fù)反饋可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的功率穩(wěn)定控制。

笛卡爾環(huán)

笛卡爾環(huán)的原理框圖如下：

笛卡爾環(huán)是一種預(yù)失真方案，反饋信號(hào)從功放輸出端耦合回來(lái)，經(jīng)過(guò)同步解調(diào)處理與輸入的基帶信號(hào)相減產(chǎn)生誤差信號(hào)，通過(guò)環(huán)路濾波器，經(jīng)過(guò)正交調(diào)制上變頻后送至功放。反饋回來(lái)的基帶信號(hào)可以采集至FPGA，根據(jù)采集回來(lái)的基帶信道的失真調(diào)整輸入基帶信號(hào)，通過(guò)反向補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的線性。預(yù)失真技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)理如下圖所示。

笛卡爾環(huán)從環(huán)路的角度看，本質(zhì)上是一種負(fù)反饋。原理框圖如下圖所示。

從上述公式可以看出，負(fù)反饋方案可以降低由功放帶來(lái)的噪聲。

鄰信道功率抑制比

技術(shù)途徑及工作機(jī)理

發(fā)射鄰道抑制除了與本振源相位噪聲有關(guān)外，還與功放的鄰道指標(biāo)有關(guān)，功放輸出非線性對(duì)鄰道的惡化如圖所示。

功放的非線性導(dǎo)致互調(diào)分量落入鄰道附近，展寬發(fā)射頻譜，為了提高對(duì)鄰道的抑制，在設(shè)計(jì)功放的過(guò)程中通常采取回退的方式，降低互調(diào)分量。功放的互調(diào)可以通過(guò)雙音干擾模擬，由于鄰道的分量主要是由于帶寬的調(diào)制結(jié)果，因此雙音分析比單音更能模擬實(shí)際情況。雙音信號(hào)經(jīng)過(guò)功放如式（3.6）所示：

2其中互調(diào)分量2f1-f2、2f2-f1等將落在鄰道附近，鄰道指標(biāo)可參考互調(diào)指標(biāo)。對(duì)于窄帶調(diào)制，發(fā)射鄰道指標(biāo)主要受本振源的相位噪聲影響。

由笛卡爾環(huán)技術(shù)可知，笛卡爾環(huán)可以降低發(fā)射鏈路引入的噪聲，因此該技術(shù)可優(yōu)化發(fā)射系統(tǒng)的線性。

下圖為笛卡爾環(huán)的ADS仿真實(shí)際效果。

仿真結(jié)果如下圖所示：

從仿真結(jié)果中可以看出，笛卡爾環(huán)對(duì)發(fā)射的鄰道功率抑制有很好的作用。下圖為實(shí)際的驗(yàn)證數(shù)據(jù)。可以看出笛卡爾環(huán)對(duì)鄰道功率抑制比的改善。

綜上所述，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算與實(shí)際驗(yàn)證分析，采用笛卡爾環(huán)技術(shù)，可以滿足對(duì)發(fā)射鄰道功率抑制比的要求。

編輯：黃飛