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手机射频讲解分析

目前手机用PA一般是厚膜模拟电路制成,它要求将 低功率射频信号线性无失真的放大到一定功率值。 它的主要参数有: 工作频率、带宽 最大线性输出功率(压缩点) 线性放大对输入功率要求 输入、输出需要的匹配阻抗 工作电源及电压、电流的要求 控制信号的形式及要求 噪声特性等等 详见PA-BGY280 Data Sheet 返回 24 2018/10/24 RF DBTEL
参考信号源(Reference signal source):
参考信号源提供与反馈信号鉴相鉴频用的对比输入信号
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PLL Block Diagram
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锁相环路的性能
锁相环的基本性能包括捕获过程与同步 (1)捕获过程的性能指捕获带和捕获时间。 捕获带指环路能通过捕获过程而进入同步状态所允许 的最大固有频差 捕获时间是环路由起始时刻到进入同步状态的时刻之 间的时间间隔
我们需要研究其内部各重要节点的频率、 带宽,信号转换的流程等细节
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锁相环(PLL)
锁相环四个基本构成元素 锁相环路的性能 基本构成电路分析 锁相环在手机中应用举例
详见《射频锁相环》
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dB------功率比
返 回
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参数计算方法
PC Coupling= 10 lg 0 PI PO 0 Insertion Loss= 10 lg PI
PC * 0 Isolation= 10 lg PI *
Directivity=Coupling-Isolation>0
功率耦合器(Power Coupler)
为了达到功率控制,我们需要使用到的功率 传感器就是功率耦合器,一般为Directional Coupler。 它的主要参数有:详见其LDC Data Sheet 耦合量(Coupling) 插入损耗(Insertion Loss) 隔离度(Isolation) 方向性(Directivity) [单位(dB)] <参数计算方法>
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计算举例(全用对数计算)
PI :0dBm Coupling=-20dBm PC :20dBm Insertion Loss= -1dBm PO : -1dBm Isolation= -40dBm PI* : 0dBm Directivity= Coupling- Isolation PC* : -40dBm =20dBm
压控振荡器一般是由变容二极管为主构成 的谐振回路: 谐振回路的中心频率由其回路的等效L 、C特性决定:
0 1 LC
变容二极管的等效电容量由加在其两端 的电压控制,这样通过电压的变化就能转 换成回路谐振频率的变化,就构成了压控 振荡器VCO。
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VCO的选择要素
The loop can track better a change in input frequency
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环路低通滤波器的应用举例
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压控振荡器 (Voltage Controlled Oscillator )
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环路低通滤波器(Low Pass Filter )
phase detector
VCO Rz
Cz To further reduce the phase noise of the charge pump Cp R4 C4
To important the transient characteristics
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Directional Coupler
Insertion Loss
I/P PI
O/P Po
Coupling
PI :Input power PO:Output power PC:Coupling power PI*:Incident Power in wrong direction PC*:Coupling power when incident power in wrong direction
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O/P PC
dB & dBm & dBc
dB是一个相对值,它是针对一定参考而言的,它 通常用于表示衰减或增益的量。 P V 对电压比: 对功率比: 10 lg 20 lg Po Vo dBm是一个绝对功率值,它是一定功率与一毫瓦 的相对值。 P
( dBm ) 10 lg
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功率控制环路构成
Po
功率耦合器
Coupling Power
PI
功率放大器
功率 控制 环路
耦合检波信号
Source from VCO
Pc
差值功率 控制信号
检 波 器
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功率 比较 控制器
比较信号
用于用户 设定功率值
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功率放大器(Power Amplifier )
dBc是一个差值,它表 示两个功率值的差。
1mW
P1
P1 ( dBc ) 10 lg P2 P2
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dB& dBm & dBc 都是对数表示方式,对它们来 讲功率的乘除运算变成了它们的加减运算。 dB& dBm & dBc是可以直接相加减的。例如:
输入X dBm 增益 Y dB 输出Z dBm
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功率检波器(Power Detector )
功率检波器对Coupler的耦合高频信号进行包络 检波进而得到一个体现耦合信号幅值大小的检 波电压。 我们采用二极管负包络检波电路,后级常为低 通积分电路。例如:
耦合电容Cc 低通 积分 电路 检波电压输出
Coupler 输出
环路噪声性能
噪声包括输入噪声与谐波干扰和内部噪声与谐波干扰,压控 振荡器内部的噪声是主要的噪声源。
环路捕获性能
捕获带越宽越好,捕获时间越短越好,可提高环路的增益K或 者增加滤波器的带宽,但加大环路增益或滤波器带宽往往是与提 高环路的跟踪性能和滤波性能的要求相矛盾。采用辅助捕获的方 法达到目的。包括辅助鉴频和鉴频鉴相,变带宽和变增益等。
收发器(Transceiver)
收发器即调制解调器
调制:发射时基带信号加载到射频信号 解调:接收时射频信号过滤出基带信
Transceiver根据其工作频率可分为:单 频、双频、三频等 Transceiver根据其中频特征可分为有中 频、零中频、近零中频等
以DB2009为例介绍Transceiver UAA3535的内部结构
检波 二极管 D
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负包络检波的对二极管要求: 检波二极管D以P极为输入端 检波二极管的极电容要求较小的肖特基 二极管,若极电容过大,将会使负包络过 多的耦合流失到低,导致检波效果变差
则输出Z(dBm)=X+Y
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0dBm=1mW 10dBm=10mW 30dBm=1W
12dB---16 9dB---8 6dB---4 3dB---2 0dB---1 -3dB---1/2=0.5 -6dB---1/4=0.25 -9dB---1/8=0.125 -12dB---1/16=0.0625 -15dB---1/32=0.03125 -18dB---1/64=0.015625
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分频器(DIV)
锁相环通常用于N倍参考频率的发生器:
f 0 N fr
其中N为分频比,它由环路中分频器DIV提供
参见《分频器》
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锁相环在手机中应用举例
RX(接收)频率合成器
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锁相环四个基本构成元素
鉴相器(PD)鉴频器(FD)鉴相鉴频(PFD):
PD/FD/PFD是一个相位/频率比较装置,用来检测输入信 号与反馈信号之间的相位/频率差
环路滤波器Loop Filter(LP):
LP一般为N阶低通滤波器
电压控制振荡器(VCO):
VCO是一个电压--频率变换装置 ,输出振荡频率应随输 入控制电压线性地变化
Frequency deviation capability >> the max. PLL capture range
(2)环路锁定之后稳态频差等于零,进入同步状态。稳态 相差通常总是存在的,它是一个固定值。
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环路的跟踪性能
输入信号变化越快,跟踪性能就越差。暂态相位误差和稳态 相位误差的大小,是衡量环路线性跟踪性能好坏的重要标志。
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Outline
收发器(Transceiver) 锁相环(PLL) 功率控制环路(APC) 收发双工器(Diplexer) 衰减网络(Attenuation) 匹配网络(Matching) 滤波网络(Filter) 平衡网络(Balance) 其它
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