基于MAX4454的I/Q发生器测试RF正交调制器

在评估正交调制器时，在基带输入端应用两个正交正弦波以验证调制器精度非常有用。载波抑制、边带抑制、增益控制范围和频带上的增益平坦度等参数都可以使用正交音和检查RF输出频谱进行量化。此外，完整的变送器可以高效调试，而无需复杂的调制实验室发生器。一旦系统经过调试和运行验证，就可以使用更高端的设备和测试对其进行进一步评估。

要 测试 具有 同相 和 正交 （I/ Q） 输入 的 系统， 需要 两个 相位 偏移 正好 为 90° 的 音调 或 “正弦-余弦” 排列。虽然通过连接两个实验室生成器（通过外部参考等）可以获得一些适度的成功，但这项任务可能会令人沮丧，在某些情况下是不可能的。

图1所示是生成正余弦对的实用方法。这种方法采用电阻电容（RC）电桥，并用单个正弦波驱动它。产生的两个信号（正弦和余弦）馈送到独立的单位增益运算放大器（单个MAX4454）进行缓冲，并通过50Ω端口访问。原始的正弦波可以由一个廉价的函数发生器产生，整个解决方案可以在一个下午使用常用组件从头开始构建。MAX4454具有出色的特性：200MHz GBW （增益带宽）、低噪声、超低IMD （互调失真）和单位增益稳定。

图1.

实现：选择网桥组件

RC低通部分在-45dB截止时提供-3°相位滞后，而RC高通提供+45°超前。因此，如果选择相同的R和C，电桥将提供精确的90°相移输出，每个输出比输入正弦波低3dB。当然，电路与频率密切相关，电桥元件必须尽可能紧密匹配，否则输出音调将不匹配。还必须选择适当的值，以便为要测试的无线电产生适当的转折频率。要设计桥，请使用以下公式：

F角落= 1/2πRC

首先确定无线电的最佳基带输入频率（通常是传输 I/Q 带宽的中间）。然后选择高于100pF的电容，这样电路板寄生效应就不会主导电桥平衡。一旦确定了这些变量，只需求解电阻值即可。注意，MAX4454为视频运算放大器，具有令人印象深刻的驱动能力（即数V）。P-P在 100MHz 时进入 50Ω！因此，R值的唯一（建议）限制是将其保持在~100Ω以上，以最小化放大器失真。

表1

给出了两个实际建造并用于成功测试无线电的网桥示例。

表 1.桥梁组件
 

 

转角频率	R1 (Ω)	C1 （pf）
408.09千赫	3.9K	100
4.38兆赫	336	100

 

在实现实际电路时，要记住的最关键事项是：

电桥必须平衡。不仅要测量每个电阻，每个电容取自“已知值”批次，而且所有信号走线（或导线）必须尽可能接近相同的长度。如果忽略了这个区域，整个电路的完整性就会受到威胁。下图（图2）显示了为408kHz转折频率构建的单元。注意等距SMA连接器及其与电桥和运算放大器的相对位置。

图2.

性能验证

表1第1行所示的电路值最初是为了产生408.09kHz的正余弦输出而选择的。原型使用图3所示的设置进行组装和测试。

图3.

I/Q发生器的相位和幅度平衡通过实验室发生器的上变频进行测试，实验室发生器的内部正交调制器提供-65dBc边带（镜像）抑制，这对于大多数系统来说被认为是极好的。因此，在其输出端观察到的任何不平衡都将是由于被测I/Q发生器电路造成的。

在使用频谱分析仪监测产生的RF信号时，调整输入频率，直到载波和边带抑制达到最佳。这就是确切的 F角落的桥梁被确定。在408.65kHz时，最大边带抑制为-46dBc。值得注意的是，由于我们在I和Q输出端使用阻断电容，因此测试电路不会向调制器贡献直流失调，因此不会降低载波抑制性能。

审核编辑：郭婷