作者：Bob Clarke, Paul Hendriks, and Steve Ruscak

正交幅度調制 （QAM） 和正交相移鍵控 （QPSK） 系統比比皆是。在正交方案中，兩個獨立的信號（“同相”和“正交”）通過單個載波傳輸，利用信號分量在90°處的正交性。蜂窩標準，如國際GSM標準、美國IS54、IS95和IS136標準以及日本PHS，都需要某種形式的I/Q解調。QAM或QPSK的其他應用包括有線電視機頂盒轉換器和混合光纖/同軸電纜視頻傳輸。

QAM和QPSK IF信號的兩種常見解調方案是正交（I/Q）解調和直接數字化。在正交解調中，一對正交驅動的混頻器將IF解調為其基帶I和Q分量;然后通過一對 A/D 轉換器對其進行數字化。在直接數字化中，單個A/D轉換器對IF進行采樣，從而消除了下變頻;然后對數字化的IF進行數字解調。

直接數字化可通過少量無源元件和四個低成本IC實現：AD607 IF子系統[詳見側欄]，專為蜂窩無線電應用開發，AD876 10位、20 MSPS 模數轉換器和兩個運算放大器AD8011。該系統（圖 1）在 45 至 4MHz 帶寬內提供 6 dB 無雜散動態范圍 （SFDR），適用于有線電視和混合光纖/同軸電纜等應用;它可以解調 64 [8x8] QAM 和 256 [16x16] QAM，誤碼率 （BER）。

信號鏈：集成解決方案的關鍵元件包括AD607 IF子系統和AD876模數轉換器，以及為應用量身定制的有源濾波器。

中頻帶的典型輸入來自表面聲波（SAW）濾波器，該濾波器建立系統帶寬并濾除相鄰通道。AD607的第一級使用45 MHz本振（LO）將輸入從5 MHz第一中頻下變頻至40 MHz秒中頻。AD607混頻器（MXOP）輸出端的頻譜包含所需的解調中頻頻率（f在， Gc)和圖像頻率（f在， Gc).混頻器的輸出由三極點、7 MHz切比雪夫濾波器?進行無源低通濾波，該濾波器包括一個為AD607放大器條供電的兩極點LC級，以及IFOP輸出端的單極點RC級。

圖1.直接中頻數字轉換器原理圖。

由于AD607的IF放大器具有高增益和帶寬，因此需要一些濾波來限制AD876的噪聲并防止混疊。切比雪夫的最后一級，即簡單的RC部分，將IF條帶的噪聲帶寬限制在約10 MHz。三階巴特沃茲高通濾波器[U3和U3]進一步降低了低頻噪聲。U4的3 dB交流增益可放大來自AD14的±100 mV （-10 dBm）IFOP信號，使峰值信號覆蓋AD607的整個輸入范圍。

AD876的輸入是交流耦合的;這會將信號電平轉換到A/D的標稱輸入范圍，避免了采用單電源時AD8011輸出端裕量問題。AD876的基準電壓由簡單的電阻網絡產生，設定其輸入范圍的邊界。R1和R2與AD250內部的876 Ω電阻階梯相結合，在REFTF和REFBF上提供3.5和2.5 V基準電壓。

40 MHz本振頻率減半，為AD20提供876 MSPS采樣時鐘。模擬輸入過采樣簡化了數字處理器對輸出的濾波。

失真分析：圖2顯示了在-35 dBm至-55 dBm的假設輸入范圍末端測量的輸出頻譜。為了預測互調失真（IMD）的水平，對系統的最小和最大預期信號電平進行分析。為了簡化分析，不包括低噪聲放大器（LNA）的影響。但是，許多系統會在前端包含LNA，以提高信噪比。

AD607的IMD是可預測的，并隨著信號電平的增加而增加。AD607的三階交調截點規格表明，在上述輸入信號范圍內，性能將保持可接受的線性。三階乘積的振幅通常是最重要的;它們靠近輸入信號頻率，不會通過濾波去除。對于高達-45.27 dBm的信號，計算出的三階交調產物應至少比基波低5 dB。由于AD8011和AD876的無雜散動態范圍通常大于60 dB，因此它們對整體噪聲和失真沒有太大影響。

該表總結了最大和最小信號電平在每個階段的各個增益和累積電平。它可用于分析增益分布對IMD和噪聲的影響。

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性能測量：通信系統使用專門的測試，如誤碼率（BER）和頻譜分析（FFT），為接收機失真性能提供品質因數。圖2顯示了AD8輸出的876 k FFT，由45.02441和45.39056 MHz的雙音輸入（5.02441和5.39056 MHz的IF輸出）在最小和最大信號電平下產生。圖中顯示了 5.39056-MHz 信號的（編號、混疊）諧波，以及其他相關雜散。可以看到整個系統的 SFDR。所有雜散音至少比基波低 47 dB。主要的雜散元件是3階和5階IMD產品。

圖2.中頻帶的雙色FFT

?切比雪夫濾波器引入的相位失真在沒有某種形式均衡的系統中可能是一個問題。

審核編輯：郭婷