基于WiMAX技術(shù)5.8G無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

WiMAX作為一項(xiàng)無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)技術(shù)，同當(dāng)前的3G以及WIFI相比，在帶寬、覆蓋范圍及數(shù)據(jù)率上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，且具有維護(hù)成本低、架設(shè)方便、建設(shè)成本低等特點(diǎn)。對(duì)于這樣一種新興且富有前途的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行研發(fā)的機(jī)構(gòu)和企業(yè)總體來(lái)說(shuō)卻仍然較少，市場(chǎng)上可以見(jiàn)到的基本上都是境外產(chǎn)品，價(jià)格也較高。研制開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)產(chǎn)品對(duì)于促進(jìn)我國(guó)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的發(fā)展具有重要的意義。但作為一項(xiàng)新技術(shù)，射頻技術(shù)設(shè)計(jì)具有相當(dāng)?shù)碾y度，尤其是5.8G頻段，對(duì)于功放的線(xiàn)性度、低噪放的噪聲指標(biāo)以及頻率源的相位噪聲指標(biāo)都提出了很高的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的基于WiMAX技術(shù)5.8G無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)射頻系統(tǒng)，主要采用0402封裝器件貼裝，與基帶電路聯(lián)系便利。

1 射頻收、發(fā)系統(tǒng)工作原理

射頻收、發(fā)系統(tǒng)作用是為基帶I，Q信號(hào)提供一個(gè)無(wú)線(xiàn)的收發(fā)通道。在發(fā)射時(shí)隙，基帶I，Q信號(hào)通過(guò)兩次混頻，一中頻為固定的380 MHz，二中頻本振頻率可變，以使射頻工作在期望的信道內(nèi)，變頻后的射頻信號(hào)經(jīng)濾波、功率放大后，由天線(xiàn)發(fā)送至遠(yuǎn)端；在接收時(shí)隙，天線(xiàn)接收的遠(yuǎn)端傳來(lái)的信號(hào)，經(jīng)低噪聲放大后，通過(guò)兩次混頻，在接收AGC的控制下，等幅度地送至基帶處理板。

射頻模塊直接通過(guò)125芯的插座與基帶板相連，與基帶板連接信號(hào)通過(guò)125芯的插座傳輸，射頻信號(hào)通過(guò)MCX連接器安裝于PCB板上，并直接輸出到收發(fā)天線(xiàn)。

2 射頻收發(fā)模塊

2.1 高集成度芯片

選用頂級(jí)公司中頻芯片與射頻芯片作為本無(wú)線(xiàn)射頻系統(tǒng)集成度極高的解決方案。這些芯片由IF與RF收發(fā)器組成，支持4.9～5.9 GHz空中接口頻帶。該芯片組可通過(guò)復(fù)雜的I／Q接口支持系統(tǒng)工作在TDD模式。此款高度集成的芯片可縮小空間，不僅有助于簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，而且還能節(jié)約材料清單(BOM)成本。中頻芯片具有低噪聲、高線(xiàn)性的特點(diǎn)只需要一個(gè)中頻濾波器，同時(shí)還包含兩個(gè)中頻和射頻頻率合成器，一個(gè)高速的數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃�，其增益控制范圍達(dá)50 dB。

中頻芯片功能：在發(fā)射時(shí)隙內(nèi)完成I／Q基帶信號(hào)上變頻為380 MHz的固定中頻信號(hào)；在接收時(shí)隙內(nèi)完成接收的380 MHz的固定中頻信號(hào)下變頻為零中頻的I／Q基帶信號(hào)。

射頻芯片功能：在發(fā)射時(shí)隙內(nèi)，完成380 MHz的固定中頻信號(hào)上變頻到所需的RF信道頻率；在接收時(shí)隙內(nèi)完成接收的RF信號(hào)放大并下變頻為380 MHz的固定中頻信號(hào)。

2.2 線(xiàn)性功率放大器

在數(shù)字微波通信系統(tǒng)中，功放的非線(xiàn)性失真對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量影響極大，在高階QAM調(diào)制系統(tǒng)中，臨界情況下功放的三階交調(diào)系數(shù)變壞1 dB，誤碼率將惡化80％。在本系統(tǒng)中，采用功率倒退法改善系統(tǒng)的三階交調(diào)系數(shù)，功放工作在末級(jí)功放的P1dB輸出功率以下10 dB(考慮收發(fā)開(kāi)關(guān)及射頻濾波器1.6 dB的插損)，當(dāng)系統(tǒng)最大發(fā)射功率要求為16 dBm時(shí)，末級(jí)功放的P1dB至少應(yīng)為28 dBm。我們選用高效的線(xiàn)性功放，輸出功率為21.5 dBm時(shí)，EVM為3％，此指標(biāo)對(duì)于發(fā)射機(jī)的發(fā)射星座誤差指標(biāo)起決定性作用，整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)的EVM指標(biāo)要求見(jiàn)表1。