一種載波泄漏快速抑制方法

吳廣德,陳　瑾

(1.中興通訊 西安研發(fā)中心 陜西 西安　710114;2.西安電子科技大學(xué) 天線與微波技術(shù)重點實驗室 陜西 西安　710071)

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一種載波泄漏快速抑制方法

吳廣德1,陳瑾2

(1.中興通訊 西安研發(fā)中心 陜西 西安710114;2.西安電子科技大學(xué) 天線與微波技術(shù)重點實驗室 陜西 西安710071)

摘要為獲取更加純凈的頻譜,抑制載波泄露和無用邊帶泄露。提出了一種快速抑制發(fā)射機載波泄漏的方法。從理論上分析了載波泄漏的原因及抑制的原理,進而提出利用拋物面二元尋優(yōu)方法快速抑制載波泄漏。該方法較傳統(tǒng)方法更能有效地控制發(fā)射機載波泄漏,大幅提高了抑制效率,消除了測試過程中可能出現(xiàn)的因載波泄漏而引起的各種不良影響,并使校準(zhǔn)所需步驟、時間固定化,提高了測試效率,進而節(jié)約了測試成本,實驗證明了該方法的正確性和有效性。

關(guān)鍵詞載波泄漏;直流偏置;二元尋優(yōu);拋物面方程

A Method of Fast Carrier Leak Suppression

WU Guangde1,CHEN Jin2

(1.Research and Development Center,ZTE,Xi’an 710114,China;2.Science and Technology on Antenna and Microwave Laboratory Xidian University,Xi’an710071,China)

AbstractA fast method for suppressing transmitter carrier leakage is proposed to obtain more purified spectrum and suppress carrier leakage and useless side bank leakage.The cause and the suppression principle of carrier leakage are analyzed,and the method of using the parabolic two element method is put forward.This method can effectively control the transmitter carrier leakage,greatly improve the suppression efficiency,eliminate all kinds of adverse effects caused by the carrier leakage,improve the testing efficiency and save the test cost.The experiment proves that the method is correct and effective.

Keywordscarrier leakage;DC offset;two element optimization;parabolic equation

隨著零中頻和數(shù)字中頻技術(shù)的興起,DAC加IQ調(diào)制器的設(shè)計模型在現(xiàn)代通訊設(shè)備中得到越來越多的應(yīng)用。與傳統(tǒng)發(fā)信機所采用的變頻技術(shù)相比,DAC加IQ調(diào)制器的設(shè)計模型在節(jié)省成本的一次變頻中表現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢,同時使得載波抑制、無用邊帶抑制成為可能,進而使發(fā)射機的發(fā)射頻譜更加純凈,減輕了發(fā)射鏈路中濾波器的壓力。為獲取更加純凈的頻譜,盡量抑制載波泄露、無用邊帶泄露,僅依靠器件的自身抑制是不夠的,主要原因是模擬器件、硬件鏈路都具有一定的離散性,很難使大批量器件都具有良好的抑制性能。對于變頻方式引起的載波泄漏問題及其解決辦法,國內(nèi)外很多研究者都進行了研究[1-6]。一種行之有效的方法是對每個發(fā)射機進行針對性的無用頻譜抑制校準(zhǔn)。然而,目前工程上常用的校準(zhǔn)算法往往比較復(fù)雜,而且校準(zhǔn)的效率較低,如常用的二分法等,效率低而且校準(zhǔn)時間不確定,無法很好地解決二元尋優(yōu)問題,本文提出一種基于拋物面模型的發(fā)射機載波抑制的快速校準(zhǔn)方法,該方法能夠快速尋優(yōu),具有確定的尋優(yōu)時間,較好地解決了目前所用算法二元尋優(yōu)速度慢、尋優(yōu)時間不固定等問題[7-8]。

1理論分析

隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的進步和對移動通信設(shè)備小型化、低功耗、多功能需求的不斷增加,基于正交調(diào)制的直接正交上變頻技術(shù)DQUC(Direct Quadrature Up-Conversion)得到了迅速發(fā)展。它能直接將基帶信號搬移到射頻并消除無用的邊帶信號,以實現(xiàn)單邊帶調(diào)制。如圖1所示。

圖1　直接正交上變頻技術(shù)示意圖

理想情況下,正交調(diào)制信號I(t)、Q(t)是正交本振信號,fLO_I(t)、fLO_Q(t)的幅度和相位完全平衡,且不存在直流偏移。因此,DQUC輸出的RF信號fo(t)是一個理想的單邊帶信號,不存在邊帶和本振泄漏問題。但實際工程應(yīng)用中,I(t)、Q(t)和fLO_I(t)、fLO_Q(t)信號的幅度相位總存在一定的平衡誤差及直流偏移,這就使實際系統(tǒng)中難免存在邊帶泄露和本振泄露的問題。

為便于分析問題,假設(shè)實際的I(t)、Q(t)和fLO_I(t)、fLO_Q(t)信號分別為

(1)

式中,G、Ψ和D分別為I(t)、Q(t)信號的幅度、相位和直流偏置;A、θ、E分別為fLO_I(t)、fLO_Q(t)信號的幅度、相位和直流偏置。理想情況下,由于不存在幅度、相位誤差I(lǐng)(t)和Q(t)直流偏置誤差,和的幅度、相位、直流偏置都相等,fLO_I(t)和fLO_Q(t)同樣如此。

DQUC的輸出信號fo(t)可表示為

fo(t)=I(t)×fLO_I(t)-Q(t)×fLO_Q(t)

(2)

將式(1)代入式(2),得

(3)

由式(3)可以看出,fo(t)輸出實際上包含了上邊帶 、下邊帶、載波泄漏、中頻及直流泄漏等部分,其中載波泄漏部分表示為

(4)

(5)

2實驗驗證

為驗證載波泄漏與直流偏置Di、Dq的拋物面關(guān)系,建立了實驗?zāi)Ｐ?并對直流配置Di、Dq進行了164份量化,在此164×164規(guī)模二維變量上,對本振泄漏y進行二維掃描,繪制了三維模型如圖2所示。

圖2　I(t),Q(t)直流偏置與本振抑制關(guān)系

由圖2可以看出,本振抑制與I、Q直流偏置呈現(xiàn)典型的拋物面關(guān)系,也驗證了前面理論推導(dǎo)的正確性。本振泄漏的數(shù)據(jù)模型建立,就可利用拋物面方程,對本振抑制的理論極值點進行求解。

已知任意拋物面方程

(6)

(7)

于是,求得a、b,也得到了載波泄漏的極小值點,通過調(diào)整I、Q直流偏置達(dá)到獲取載波泄漏極小值的目的也就達(dá)到了。

3應(yīng)用實例

本文推導(dǎo)了本振抑制極小值點的快速獲取算法,只需要4步,即可得到最佳載波抑制情況下的I、Q偏置,隨后系統(tǒng)記錄這個偏置點,系統(tǒng)運行時,只需設(shè)置校準(zhǔn)時記錄的偏置點,就能得到最佳載波抑制,從而得到最佳系統(tǒng)性能。

圖3展現(xiàn)了本振校準(zhǔn)的過程,可見,二維面上間隔選取4個坐標(biāo)點,由此獲取到載波泄漏量為-53.4dBm、-41.08dBm、-36.85dBm和-42.92dBm,通過自動計算,即可得到最佳載波抑制點為(768,205),輸入該坐標(biāo)點,即可得到本振抑制-73dBm。

實用結(jié)果比較理想,完全滿足工程需求,但事實上,因為儀表讀數(shù)波動等原因,如果在最佳載波抑制點(768,205)附近再進行一次校準(zhǔn),得到的本振抑制結(jié)果將更加準(zhǔn)確。

圖3　本振校準(zhǔn)過程

當(dāng)這一算法應(yīng)用于自動化批量生產(chǎn),隨機選取30個產(chǎn)品,載波泄漏I、Q偏置值的獲取時間如圖4所示。

圖4　載波泄漏I、Q偏置值的獲取時間

可見,比起普通二分法尋優(yōu)所需2 min的本振抑制時間,該方法本振抑制的時間更少,而且時間基本固定,圖中時間是進行了兩次迭代所用時間,還包括初始化的時間,如果僅做一次迭代,時間還能進一步降低。

4結(jié)束語

本文為發(fā)射機載波抑制提供了一個高效的校準(zhǔn)辦法,使發(fā)射機載波泄漏能夠得到快速抑制,并且時間可控,大幅提高了校準(zhǔn)測試的效率,降低了生產(chǎn)、研發(fā)校準(zhǔn)測試的成本。對于符合拋物線特征的二元尋優(yōu)案例,文中所提出的拋物面二元尋優(yōu)方法,能夠迅速準(zhǔn)確地找到極值點。相似的思想可以推廣到所有能夠建立數(shù)學(xué)模型的二元尋優(yōu)問題,為類似問題的解決提供一種思路。

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中圖分類號TN83

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1007-7820(2016)03-148-03

doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2016.03.038

作者簡介:吳廣德(1979 —),男,碩士,工程師。研究方向:無線通信,射頻電路等。陳瑾(1981—),女,博士,副教授。研究方向:寬帶,超寬帶天線及射頻電路等。

收稿日期:2015- 07- 13