Передатчики с прямой модуляцией

В передатчике с прямой модуляцией (Direct modulation transmitter), наиболее простая структура которого показана на рис. 2, мо­дуляция и перенос вверх по частоте информационного сигнала происходит за один шаг.

Рис. 2. Тракт передачи с прямой модуляцией

Большинство производителей ИС предпочитают при возможно­сти использовать в своих схемотехнических решениях архитектуру передатчиков с прямой модуляцией на РЧ, т. к. при этом уменьшают­ся массогабаритные показатели устройства.

Архитектура тракта передачи с прямой квадратурной модуляцией

Структура блока с прямой квадратурной модуляцией (Direct qu­adrature modulation), которая приведена на рис. 3, является более общей формой архитектуры прямого преобразования, используемой в тракте передачи. Эта архитектура передатчика имеет несколько преимуществ по сравнению с рассматриваемыми далее структурами с преобразованием частоты вверх и передатчиками с петлей трансля­ции, так как в ней не используется второй ПЧ гетеродин или вторая петля ФАП. Кроме того, в ней не требуется преобразователь вверх, так как модулятор непосредственно выполняет преобразование сиг­нала вверх по частоте на РЧ частоту рабочего канала. По сравнению с архитектурой с петлей трансляции, здесь не требуется петля обрат­ной связи, которая содержит дополнительный смеситель, фазовый детектор, делители и петлевой фильтр.

Исторически прямые квадратурные модуляторы использовались в различных носимых устройствах ССПО, но при этом обычно требовалось применение дуплексного фильтра для обеспечения выпол­нения требований по коэффициенту шума в приемных трактах.

Рис.3. Архитектура с прямой квадратурной модуляцией

Конструктивно в таком тракте передачи используются два РЧ перемножителя сигналов и петля ФАПЧ с перестраиваемым РЧ гетеродином. Эта архитектура позволяет достигать высокой степени интеграции РЧ блока, так как подавление зеркального канала производится в активных каскадах с использованием фазовых методов. Побочные составляющие на выходе передатчика, связанные с формированием ПЧ, отсутствуют в силу отсутствия в передатчике самой ПЧ.

В данной архитектуре, по сравнению с непрямой модуляцией, ис­пользуется меньшее количество компонентов, но использование двух перемножителей, работающих на высоких канальных частотах, может привести к значительному увеличению тока, потребляемого РЧ блоком. Трудность в достижении точного сдвига фазы в квадра­турных каналах на высоких частотах приводит к недостаточному по­давлению сигнала зеркального канала.

Достоинствами схемы с прямой модуляцией на РЧ являются: простота, больший динамический диапазон передатчика по сравне­нию с передатчиком, выполненным, с трактом преобразования час­тоты, уменьшение энергопотребления, уменьшение массогабаритных показателей устройства из-за отсутствия фильтров ПЧ, смеси­телей. В системах, работающих по стандарту CDMA важна работа тракта в большом динамическом диапазоне, что связано с особенно­стями стандарта, в частности необходимости регулировки выходной мощности передатчика в очень широких пределах. Получение боль­шого динамического диапазона передающего тракта особенно важ­но для осуществления перехода к большим скоростям модуляции, обеспечивающим увеличение скоростей передачи данных при пере­ходе к системам подвижной связи третьего поколения (Third Gene­ration, 3G).

Проблемы использования архитектуры с прямой модуляцией

Рассмотренное архитектурное решение, являясь простым, может приводить к возникновению ряда паразитных эффектов, ухудшающих качество формируемого сигнала, которые могут возникать, когда генератор РЧ ГУН и выходной усилитель мощности работают на одной частоте:

• затягивание частоты (Frequencypulling) генератора, управля­емого напряжением — отклонение выходной частоты ГУН от номинальной величины, вызванное изменениями нагрузки на его выходе. Явление затягивания частоты должно быть мини­мизировано, особенно в тех случаях, когда каскады усиления мощности в структуре передатчиков функционально и конст­руктивно находятся близко к ГУН. При этом импульсный ре­жим работы УМ по питанию и РЧ, присущий современным ССПО, при котором существенно меняются параметры усили­теля, может воздействовать на выходную частоту ГУН. Такая паразитная связь может приводить даже к срыву процессов РЧ синхронизации ГУН;

• смещение частоты {Frequency pushing, Pushing) — изменение выходной частоты ГУН при воздействии внешних воздействий, исключая изменение величины нагрузки генератора, при фик­сированном напряжении настройки. При этом чаще всего огра­ничиваются лишь учетом влияния изменения величины напря­жения источника питания. Наблюдается сильное влияние мощ­ного усилителя передатчика по цепи питания на ГУН. Внезапный бросок тока, вызванный изменением режима работы выходного усилителя мощности абонентского устройства, мо­жет приводить к паразитному выбросу постоянного напряже­ния на входе питания ГУН. Это в свою очередь приводит к не­желательному скачку значения выходной частоты ГУН. Для уменьшения такого влияния в цепи питания УМ устанавливают фильтрующие цепочки, в качестве которых используются РЧ дроссели и параллельно включаемые емкости, отличающиеся по номиналу на несколько порядков;

• затягивание ГУН по входу (Injection pulling) — дополнитель­ная подмодуляция УМ за счет непосредственного влияния УМ на управляющий вход ГУН. Эта точка является очень чувстви­тельной, т. к. крутизна перестройки ГУН в ССПО может дости­гать 160... 180 МГц/В. Наиболее действенной мерой предотвра­щения затягивания является оптимальное конструктивное вы­полнение РЧ блока, экранирование УМ и генераторов. Хотя затягивание по входу может быть уменьшено надлежащей изо­ляцией между УМ и генератором, трудно определить достаточность и качество уровня изоляции, пока полностью не произве­дено изготовление и тестирование реальной конструкции РЧ блока;

• влияние изменения нагрузки передатчика на качество фор­мируемого сигнала из-за плохого качества антенн устройства и влияния местоположения трубки относительно тела человека на ее параметры. При этом изменяется нагрузка УМ и режим работы каскадов, а следовательно меняется режим работы ГУН;

• паразитное просачивание сигнала несущей от РЧ ГУН на вы­ход передатчика (carrier feed through).

Затягивание частоты ГУН (pulling ofVCO), генерирующего непо­средственно несущую частоту передачи, может быть вызвано сигна­лом, попадающим назад с выхода усилителя мощности. Это вызыва­ет ухудшение спектральной частоты сигнала гетеродина с последую­щим снижением качества промодулированного сигнала.

Чтобы уменьшить эффект затягивания частоты гетеродина, испо­льзуется ряд технических решений:

• формирование гетеродинного сигнала с помощью сдвига по ча­стоте путем смешения с сигналом второго гетеродина;

• смешение с сигналом гетеродина, поделенного по частоте;

• удвоение частоты гетеродина;

• деление его частоты;

• дробное деление и умножение с использованием регенеративного смесителя;

• использование широкополосной системы ФАПЧ.

Ранее приведенный пример использования архитектуры с прямой квадратурной модуляцией в тракте передачи может использоваться для получения любого типа модуляции. Эта простая архитектура мо­жет помогать от ослабленного требования к РЧ фильтрации, потреб­ность в одиночном синтезаторе и меньшем количестве побочных со­ставляющих над архитектурой передатчика двойного преобразова­ния. Несмотря на рассмотренные выше проблемы, GSM передатчики с использованием прямой квадратурной модуляции, и ГУН, генерирующими непосредственно несущую частоту передачи, производи­лись в массовом количестве.

Прямая модуляция со сдвигом частоты ГУН

На рис. 4 показана блок-схема передатчика, в котором испо­льзуется прямая модуляция с сдвигом частоты ГУН (Direct Modula­tion with Offset VCO). Основной принцип действия этого метода тог же самый, как в архитектуре передатчика прямой модуляции, одна­ко, опорный сигнал получен путем смешивания и фильтрации сиг­налов двух генераторов, работающих на частотах, отличных от ка­нальной, что приводит к уменьшению эффекта затягивания частоты гетеродинов.

Рис. 4. Архитектура передатчика со сдвигом частоты ГУН

Этот метод имеет те же самые преимущества, что и метод прямой модуляции за исключением того, что в этой архитектуре практиче­ски отсутствует эффект затягивания гетеродина по входу. Неправи­льный выбор частот гетеродинов может привести к появлению их гармоник и комбинационных составляющих на выходе передатчика, поэтому фильтр низких частот, устанавливаемый на выходе смесите­ля сигналов гетеродинов должен обладать хорошей избирательно­стью, чтобы избежать воздействия неидеальностей формируемого опорного сигнала на качество переданного сигнала.

Прямая модуляция с удвоением частоты

П утем преодоления этих недостатков является использование бу­ферных каскадов и удвоителей частоты после ГУН (рис. 5). При этом ГУН работает на половинной частоте, но в передатчике могут возникать дополнительные искажения сигнала, паразитная амплитудная модуляция (НАМ), увеличиваться фазовый шум, ухудшаться спектральные характеристики получаемого радиосигнала.

Рис. 5. Тракт передачи с прямой модуляцией на РЧ и удвоением частоты

В частности, структура с прямой модуляцией на РЧ применяется в приемопередатчиках систем, работающих по стандарту DECT В качестве примера приведем структурную схему такого устройства, реализованную на ИС РМВ 2420 и РМВ 2220 фирмы Siemens. Систе­ма, работающая в стандарте DECT, относится к системам с времен­ным дуплексированием, поэтому приемник и передатчик работают на одной частоте. При таком постро­ении приемопередатчика частоты ГУН при передаче и приеме отли­чаются на величину, равную значению первой ПЧ приемника, типо­вой номинал которой равен 110,592 МГц. За время между временными интервалами приема и передачи синтезатор частот ГУН должен перестраиваться, по крайней мере, в этом диапазоне. Это де­лает необходимым применение в таком передатчике быстродейству­ющего синтезатора частоты (Fast-hopping Synthesiser). Однако, за счет использования раздельных генераторов (Rx, Tx), требования по быстродействию, предъявляемые к используемым ГУН и СЧ, могут быть ослаблены.

Рис.6. Структура РЧ блока приемопередатчика с удвоением частоты

Передатчики с непрямой модуляцией

Если модуляция сигнала и преобразование его вверх по частоте выполняется в два последовательных этапа, говорят об использова­нии архитектуры тракта передачи с двойным преобразованием (dual conversion) или с двухступенчатым преобразованием (two-step con­version). Укрупненная структура такого тракта показана на рис. 7.

Рис. 7. Архитектура тракта передачи с двойным преобразованием

В передатчиках с двойным преобразованием модулятор выполня­ет модуляцию и отчасти преобразование сигнала вверх по частоте на фиксированную частоту ПЧ. Сигнал отфильтруют с помощью ФНЧ, чтобы удалить гармоники первого гетеродина. Второй блок — сме­ситель с преобразованием вверх по частоте (upconverting mixer), вы­полняет преобразование на РЧ частоту рабочего канала. Так как на выходе второго смесителя генерируется две боковых полосы, внеш­ний фильтр после смесителя отфильтровывает нежелательную боко­вую полосу также как другие возникающие нежелательные побоч­ные составляющие. Затем сигнал усиливается и подается на выход для передачи.

Возможно использование и более двух шагов для переноса вверх по частоте сигнала информационного тракта на РЧ. В англоязычной литературе для такой архитектуры тракта передачи используется термин «передатчики с непрямой (косвенной) модуляцией» (Indirect modulation).

Этот метод может использоваться для модуляции с постоянной и изменяющейся огибающей. Так как квадратурная модуляция выпол­няется на частоте ПЧ (обычно несколько сотен МГц), может быть по­лучена идентичность квадратурных каналов I и Q при невысоком энергопотреблении. В трактах с непрямой модуляцией можно предотвратить явления утечки сигналов гетеродинов и затягивания гетеродина.

Во многих современных CDMA и TDMA мобильных телефонах используется двухступенчатый принцип построения передатчика. Хотя этот метод достаточно популярен, необходимость использова­ния внешнего полосового фильтра для осуществления хорошего по­давления побочных составляющих, не позволяет достигать основной цели разработчиков — выполнения РЧ блока в виде полностью ин­тегрированного узла. По сравнению с прямым преобразованием, ис­пользование этого подхода создает меньше проблем, но требует до­бавления фильтров в тракт РЧ и ПЧ. Для подавления уровня широко­полосного шума и более высоких гармоник ПЧ, сгенерированных квадратурным I/Q модулятором необходим ПЧ фильтр. Трудность в реализации фильтра нижних частот высокого порядка между каска­дами ПЧ и РЧ, может приводить к недостаточному подавлению по­бочных сигналов, являющихся гармониками ПЧ. Для уме­ньшения уровней нежелательных боковой полосы и побочных со­ставляющих, получаемых в результате процесса преобразования вверх, требуется РЧ фильтр.

Другой проблемой при использовании двухступенчатого постро­ения передатчика является формирование гетеродинных частот для первого и второго преобразований сигнала вверх по частоте. По сравнению с архитектурой прямого преобразования в данной струк­туре должен быть сгенерирован дополнительный гетеродинный сиг­нал, при этом может потребоваться и вторая петля фазовой автопо­дстройки с низкими фазовыми шумами.

Передатчики с петлей трансляции и преобразованием сигнала вверх по частоте

Универсальность петли фазовой автоподстройки частоты как ум­ножителя частоты делает ее использование в передатчиках подвиж­ной связи для осуществления частотной модуляции и преобразова­ния сигнала вверх по частоте весьма перспективным. В режиме син­хронизации, петля ФАПЧ с опорной частотой Fo и делителем в цепи обратной связи с коэффициентом деления N формирует выходную частоту Fi, номинал которой равен:

Fi = N Fo

Используемая в трактах передачи РЧ блоков петля ФАПЧ назы­вается обычно петлей трансляции (translational loop) или сдвигаю­щей петлей фазовой автоподстройки OPLL (offsetphase-locked loop). При таком подходе для минимизации внешней фильтрации на РЧ вы­ходе передатчика используется петля фазовой автоподстройки, дей­ствующая подобно отслеживающему узкополосному полосовому фильтру. Архитектура трактов передачи с использованием петли трансляции, в значительной степени заменила вышеперечисленные архитектуры при использовании видов модуляции с постоянной огибающей, так как при этом обеспечивается низкий уровень шумов на выходе и низкий уровень побочных составляющих. Эта архитектура используется в GSM носимых устройствах, чтобы уменьшить их сто­имость и потребляемую мощность.

Уменьшить чувствительность ГУН к затягиванию позволяет ис­пользование ФАП с полосой пропускания петли, намного большей, чем полоса частот модуляции. Низкой восприимчивостью к затяги­ванию обладают существующие структуры трактов передачи с пет­лей трансляции где частота колебаний мощного ГУН равна частоте передачи.

В стандарте GSM, где модуляция производится при постоянном сигнале огибающей, во всех этих архитектурах могут использоваться усилители мощности, работающие в классе С, обеспечивая хороший коэффициент полезного действия добавленной мощности РАЕ.

Дополнительным преимуществом систем с петлей трансляции является то, что ГУН удаляет любую остаточную AM компоненту формируемого сигнала, что позволяет лучше управлять усилителем в классе С и дополнительно повышает КПД добавленной мощности. Петля трансляции ФАПЧ, имеющая в широкой полосе частот, при­близительно 1,5 МГц для GSM, единичный коэффициент усиления, обеспечивает достаточную защиту от затягивания частоты и устраня­ет необходимость использования специального экранирования.

Дополнительным достоинством использования петли трансляции является достижение низкого уровня шума, позволяющей заменить дуплексер на входе РЧ блока переключателем прием/передача. Уда­ление дуплексного фильтра, вносящего дополнительные потери, по­зволяет усилителю мощности работать с меньшей выходной мощно­стью.

Для получения частотной модуляции с одновременным преобра­зованием сигнала вверх по частоте в таких передатчиках (Up-conver-sion modulation loop transmitter) можно осуществлять модуляцию опорного сигнала fo петли ФАПЧ или производить дополнительное управление делителем в цепи обратной связи, изменяя его коэффи­циент деления N в соответствии с потоком передаваемых данных. В настоящее время для технической реализации обоих этих способов разработаны различные гибридные схемы.

Передатчик с прямой модуляцией ГУН на основе петли ФАПЧ

Самый простой способ сформировать сигнал с постоянной огиба­ющей реализован в передатчике с прямой модуляцией ГУН на осно­ве ФАПЧ (PLL-based direct VCO modulated transmitter), структура которого показана на рис. 8. В этой архитектуре происходит непо­средственная модуляция генератора РЧ ГУН, управляемого напряже­нием, информационными данными. Для точной начальной установки несущей частоты ГУН используется петля ФАПЧ. Затем происходит размыкание петли, и в цепь управления ГУН подается информацион­ный поток.

Рис.8. Передатчик с прямой модуляцией ГУН на основе ФАПЧ

Этот метод чрезвычайно привлекателен для использования в ИС РЧ блока с высокой степенью интеграции и малым энергопотребле­нием. Так как в ГУН происходит и преобразование частоты и моду­ляция, в РЧ блоке используется меньшее количество компонентов. Самым большим недостатком этой разновидности архитектуры явля­ется то, что частота ГУН в разомкнутой петле дрейфует. Это приво­дит к расстройке выходной частоты, которая после замыкания петли должна быть скомпенсирована до подачи на ГУН модулирующего

сигнала. В данной архитектуре наблюдается также явление паразит­ной внешней синхронизации ГУН (Injection Locking), что требует хорошей развязки прежде всего между ГУН и УМ.

Передатчик с квадратурным модулятором внутри петли обратной связи

На рис. 9 показан вариант петли трансляции, которая включа­ет квадратурный модулятор внутри петли обратной связи. Такое по­строение использует I/Q модулятор, смеситель с понижением часто­ты, фазовый детектор с генератором тока на выходе, два программируемых делителя частоты, петлевой фильтр и ГУН.

Преимущество этой архитектуры в том, что программируемые делители обеспечива­ют дополнительную гибкость в частотном планировании.

Рис.9 Передатчик с квадратурным модулятором внутри петли обратной связи

Передатчик на основе ФАПЧ с модуляцией опорного сигнала

В передатчике на основе ФАПЧ с модуляцией опорного сигнала (Input reference modulated transmitter), информационный сигнал сначала переносится на частоту ПЧ в квадратурном модуляторе. До­полнительный перенос сигнала ПЧ вверх на частоту канала РЧ про­изводится с помощью петли ФАПЧ, осуществляющей также допол­нительную фильтрацию выходного сигнала. Для получения необходимого шага по частоте в петле обратной связи вместо делителя может использоваться смеситель и фильтр низких частот.

На рис. 10 показана структура тракта передачи, состоящего из квадратурного модулятора, смесителя с понижением частоты, фазо­вого детектора, петлевого фильтра и ГУНа. Частота гетеродина пере­датчика сдвинута от несущей частоты передачи на значение fпч = fгун - fгет. Сдвигающая петля ФАП действует как следящий полосовой фильтр, настроенный на выбранную частоту канала. Та­кое построение тракта уменьшает широкополосный уровень шума, обеспечивая преимущество над стандартным подходом с преобразо­ванием вверх, где для уменьшения шума боковой полосы потребова­лось бы применить дополнительный фильтр и дуплексер.

Рис.10. Архитектура передатчика с модуляцией опорного сигнала

Данная архитектура проста, имеет малое энергопотребление и может быть использована при разработке РЧ блоков с высокой сте­пенью интеграции. Узкополосная фильтрация, обеспеченная петлей ФАПЧ, устраняет необходимость в применении внешних полосовых фильтров. Эта архитектура подходит только для методов модуляции с постоянной огибающей и требует дополнительных аппаратных за­трат, так как для получения опорной частоты fo и fгет в структуре ис­пользуются два отдельных ГУН. В данной структуре возможно воз­никновение затягивания частоты ГУН по входу, что требует лучшей развязки гетеродинов и УМ.

Имеется множество способов формирования модулированной опорной частоты. Один из них — должен использовать квадратур­ную модуляцию в петле непосредственно. Это минимизирует фазовую вариацию сигнала, так как на входе частотно-фазового де­тектора применяется постоянная опорная частота. В настоящее время достигнуто практическое использование прямого цифрового син­теза ИЦС (Direct Digital Synthesis, DDS) на рабочих частотах в сот­нях МГц. Структура тракта передачи, основанного на петле ФАПЧ с использованием ПЦС и введением модуляции в тракте опорного сиг­нала, приведена на рис. 11

Рис.11. Архитектура передатчика с использованием ПЦС в опорном тракте

Использование дробного коэффициента деления

Использование метода дробного деления (fractional-N method ) для синтеза частот достаточно широко применяется в СЧ, предназна­ченных для использования в устройствах мобильной связи. Дробное деление позволяет получить малый шаг по частоте на выходе пере­датчика при использовании высокого значения опорной частоты. Это позволяет улучшить шумовые характеристики и уменьшить время установления в петле ФАПЧ, улучшая быстродействие передатчика. Если коэффициент деления в петле приведения таких СЧ изменять в соответствии с законом модуляции, то может быть получена частот­ная модуляция выходного сигнала.

Дальнейшее улучшение шумовой характеристики побочной со­ставляющей без уменьшения полосы петли ФАПЧ может быть полу­чено при использовании фазовой интерполяции {phase interpplation), инжекцию джиггера (jitter injection) или методов формирования шу­ма (noise shaping techniques).

На рис. 12 показана архитектура передатчика, основанного на методе дробного деления (Fractional-N up-conversion). Информаци­онные данные сначала фильтруются цифровым Гауссовским фильтром с конечной импульсной характеристикой FIR (finite impulse response). Затем сигнал суммируется со значением коэффициента деления, необходимого для установки номинала несущей частоты. Этот сигнал подается на вход сигма-дельта SD модулятора, выходной сиг­нал которого изменяет коэффициент деления делителя с изменяемым на единицу коэффициентом деления (dual modulus divider) N/N+1 в петле ФАПЧ.

Рис.12. Использование метода дробного деления в тракте передачи

Таким образом, свободный от побочных составляющих выход­ной сигнал получается добавлением псевдослучайной составляющей в значение коэффициента деления (dithering the division ratio). Затем сигнал усиливается до необходимого уровня. SD модулятор и дели­тель с изменяемым на единицу коэффициентом деления производят подавление шума в информационном тракте. Шум квантования пере­мещается в область высоких частот и далее уменьшается полосой петли ФАПЧ, которая является по своему характеру ФНЧ. Мгновенная выходная частота может варьироваться, если поток битов на вход SD модулятора промодулирован во времени.

Отсутствие в структуре смесителей или цифро-аналоговых пре­образователей, делает ее очень привлекательной для использования в маломощных передатчиках с высокой степенью интеграции. Этот тип архитектуры может быть использован только для формирования сигналов с постоянной огибающей. Однако описанная архитектура требует, чтобы полоса петли ФАПЧ была большей, чем ширина по­лосы модулирующих частот.

Использование цифровой ПЧ

Развитие техники и технологии цифровых ИС привело к тому, что модуляция, перенос по частоте и фильтрация сигналов, осущест­вляемые в каскадах ПЧ, могут производиться в цифровой области. В каскадах с цифровой ПЧ (Digital IF receiver) происходит оцифровывание сигнала ПЧ (рис. 13). В качестве ЛЧ гетероди­на используется прямой цифровой синтезатор частот DDS (Direct Digital frequency Synthesizer) называемый иногда генератором с про­граммным или цифровым управлением NCO (Numerically Controlled Oscillator). Более подробно эти СЧ будут рассмотрены в соответству­ющем разделе. Это устройство реализовано полностью с использова­нием цифровой техники. Генератор формирует цифровые выборки двух синусоидальных сигналов с точным сдвигом по фазе на 90 гра­дусов, создавая сигналы косинуса и синуса.

Рис.13. Использование в тракте передачи цифрового квадратурного модулятора

Важно иметь ввиду, что интенсивность формирования выходных выборок синусоиды всегда определяется опорной частотой fs, неза­висимо от номинала генерируемой частоты. Номинал выходной час­тоты изменяется путем изменения величины приращения (увеличе­ния) фазы на выборку (phase advance per sample). Малое приращение фазы на выборку соответствует низким частотам, большое прираще­ние — высоким частотам. Величина приращения фазы на выборку прямо пропорциональна выходной частоте и программируется от 0 до fs/2.

Типовая структура современного РЧ блока

При реализации РЧ блоков, в том числе многомодовых и много­диапазонных, фирмы-производители интегральных схем до настоя­щего момента отдают предпочтение структурам с использованием одной промежуточной частоты, как в тракте передачи, так и в тракте приема. Укрупненная структура такого РЧ блока представлена на рис. 14.

Эти же структуры предполагается использовать в РЧ блоках устройств систем третьего поколения. В тех случаях, если изготови­тели указывают рекомендуемые номиналы промежуточных частот, они составляют для тракта приема 210,38 (210,48) МГц в режиме CDMA и 85,38 (85,48) МГц в других вариантах использования. Наи­более часто встречающееся рекомендуемое значение промежуточной частоты тракта передачи равно 130,38 МГц, в некоторых вариантах встречается значение 165 МГц. Практически во всех структурах РЧ блоков используется значение опорной частоты ТХСО, равное 19,68 МГц. Перестройка РЧ блока по частоте осуществляется общим для трактов передачи и приема основным высококачественным гене­ратором RF VCO, управляемым синтезатором частоты PLL. Форми­рование опорных сигналов трактов ПЧ приемника и передатчика с одновременным осуществлением дуплексного сдвига по частоте происходит с помощью раздельных генераторов Rx VCO и Тх VCO. Частоты этих генераторов также стабилизируются с помощью вспо­могательных петель автоподстройки частоты.

Рис.14. Типовая структура современного РЧ блока

Наиболее часто используемая структура РЧ блока DECT и ее от­дельные блоки уже были представлены ранее. В тракте приема такого блока используется архитектура с одним преобразованием сигнала, в тракте передачи — прямая моду­ляция с удвоением частоты. Однако в последнее время ряд компа­ний-производителей начали использовать в своих изделиях и другие разновидности архитектуры трактов приема и передачи. Необходи­мость этого продиктована все более интенсивное использование стандарта DECT в различных системах передачи цифровой информа­ции. Значительный толчок к использованию новых видов архитекту­ры в технике DECT дало также применение стандарта в диапазоне 2,4 ГГц. Для этих приложений необходимы РЧ блоки, обладающими лучшими характеристиками, в частности, более высоким быстродей­ствием.

Пассивные элементы РЧ блоков

Зачастую именно используемые в РЧ блоках пассивные элементы определяют размеры, стоимость и РЧ характеристики приемопере­датчиков беспроводных систем связи, поэтому важен их оптималь­ный выбор. Однако, так как размер и стоимость активных устройств продолжают уменьшаться, важность совершенствования характери­стик пассивных устройств и уменьшения их размера становится все более важной и срочной. Многие из этих элементов трудно, или во­обще невозможно разместить внутри корпуса ИС. К таким элемен­там можно отнести дуплексеры (Duplexer), ответвители (Coupler), устройства защиты передатчиков (Isolator, Circulator), фильтры (Fil­ter), резонаторы, ключи, катушки индуктивности и конденсаторы (рис. 15).

Рис.15. Использование пассивных элементов в РЧ блоках

Входной полосовой фильтр (Front-end filter, RX Bandpass Filter) тракта приема подавляет все внеполосные шумы и сигналы, пред­отвращая перегрузку предварительного малошумящего усилителя. Влияние побочных каналов приема, особенно зеркального (image frequency), может быть существенно уменьшено дополнительным межкаскадным фильтром (Inter-stage filter), устанавливаемым после МШУ перед первым смесителем. В тракте приема необходимо уменьшить влияние мешающих сигналов соседних каналов (Adjacent channel), производимое другими пользователями системы связи. Это выполняется с помощью ПЧ фильтра, который должен иметь высо­кую селективность по соседнему каналу при хорошей линейности характеристики.

В тракте передачи сигнал смешивается, фильтруется и усилива­ется усилителем мощности до необходимого уровня. Выходной фильтр тракта передачи (transmit front-end filter, Top Filter) умень­шает шум и побочные составляющие, возникающие в смесителе пе­редатчика и в усилителе мощности из-за его нелинейности. Межка­скадный фильтр тракта передачи (transmit interstage filter), устанав­ливаемый перед усилителем мощности, позволяет подавлять шумы и нежелательные продукты преобразования раньше, чем сигнал поступит на усилитель.