寬帶正交變換架構模擬及實(shí)現

摘 要：主要闡述了正交ADC變換的架構原理及其實(shí)現方法，具體包括總體結構、設計方法、LO泄漏抑制等，同時(shí)進(jìn)行了低通濾波器的設計，提出了基于控制IBIAS和優(yōu)化RLC濾波電路來(lái)實(shí)現抑制本振泄漏的方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )分析儀的實(shí)際測試和軟件的仿真結果可以看出其完全能夠滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)系統的要求。此架構對于研究超寬帶數據采集系統有很好的借鑒作用。
關(guān)鍵詞：高速模數轉換器；正交解調；本振泄漏抑制；RLC濾波電路

當今主流的下變頻接收方式主要是中頻接收技術(shù)，具體為：將射頻信號首先轉化為中頻信號，然后再轉化為基帶信號進(jìn)行處理。對射頻信號直接進(jìn)行采樣在技術(shù)上還很難實(shí)現，而且成本上也不合算。在當前變換的研究中，大部分應用都是先將射頻信號變換到中頻，再對模擬信號進(jìn)行數字化，然后采用數字下變頻技術(shù)和多速率信號處理技術(shù)對信號進(jìn)行后續處理。

l 正交架構理論分析
正交ADC架構框圖如圖1所示。

首先，射頻輸入信號為實(shí)數，表示如下：

I，Q信道信號經(jīng)變換產(chǎn)生兩個(gè)輸出，兩者相差為90°，然后經(jīng)過(guò)下變頻后處理。設下變頻本振頻率為fo，有：

二者組合成復數形式的輸出信號為：

如果對兩路輸出都進(jìn)行數字化，則輸入帶寬可以翻一倍，這一點(diǎn)可以從時(shí)域或頻域進(jìn)行解釋?zhuān)涸跁r(shí)域中，如果采樣頻率為fs，則當達到最高輸入頻率時(shí)，必須能在一個(gè)周期內獲得兩個(gè)采樣樣本，以滿(mǎn)足奈奎斯特采樣速率，那么，最高輸入頻率則為fs／2，如果還有一個(gè)Q信道，則將采集到多于兩個(gè)樣本，所以最高輸入頻率可以擴展到fs。從頻域來(lái)說(shuō)，如果輸入為實(shí)數，則輸出具有正頻率分量和負頻率分量，則非模糊的最高頻率為fs／2；對于復數來(lái)說(shuō)，因為沒(méi)有負頻率分量，所以最高輸入頻率可以擴展到fs。但是當變頻器覆蓋一個(gè)較寬的帶寬時(shí)，I信道與Q信道可能出現不平衡性，兩個(gè)信道的輸出可能具有不同的幅度，其相對相位也可能正好相差90°，這種不平衡性可能會(huì )導致信道產(chǎn)生一個(gè)鏡像信號，其理論分析如下：其中s(t)為實(shí)信號：

其中：a為幅度不平衡度；ε為相位不平衡度。其信號和鏡像的幅度分別為1+aejε和1一adjε，且：

其中：Ad為期望信號的幅度；Ai為鏡像信號的幅度。鏡像幅度和期望信號幅度的關(guān)系可以寫(xiě)成：