引言

評估正交調制器時，為準確驗證調制器需要在基帶輸入端施加兩路正交的正弦信號。利用正交調諧信號、并對RF輸出頻譜進行測試，可以得到以下參數：載波抑制、旁帶抑制、增益控制范圍以及整個頻帶內的增益平坦度。另外，不需要復數調制實驗室發生器也可以有效調試完整的發射系統。一旦系統經過調試、并經過驗證可以運行，可使用高端設備和試驗作進一步評估。

采用同相和正交(I/Q)輸入的測試系統需要兩路相位差為90°的調諧波，或“正弦-余弦”信號。適當連接兩個實驗室發生器(通過外部參考等)是獲得成功的關鍵，具體操作時可能很困難，在某種情況下甚至難以實現。

圖1所示是產生一對正弦-余弦波的實用方法。這種方法采用阻容(RC)電橋，并用一路正弦波進行驅動。得到的兩路信號(正弦和余弦)分別加載到兩個單位增益運算放大器(單個MAX4454)進行緩沖，通過50Ω端口接入。原始的正弦信號可以用一個廉價的函數發生器產生，用普通元件從草圖入手到實現完整的解決方案只需要一個下午。在這種應用中，MAX4454具有卓越的特性：200MHz GBW (增益帶寬積)、低噪聲、超低IMD (交調失真)，而且是單位增益穩定。

圖1.

實現：選擇電橋元件

RC低通部分在-3dB截止頻率處提供-45°滯后相位，而RC高通部分提供+45°超前相位。于是，選擇相同的電阻和電容，電橋將提供兩路相位差恰好90°的輸出，每一路都比輸入正弦低3dB。當然，這種電路受頻率變化的影響，而且電橋元件必須盡可能保持一致，否則輸出調諧波將不匹配。同樣，需要選擇合適的電阻電容值，使待測無線裝置獲得適當的轉角頻率。用以下公式設計該電橋：

Fcorner = 1/2πRC

首先，為無線裝置確定最佳的基帶輸入頻率(通常是發射I/Q帶寬的中心頻率)。然后，選擇大于100pF的電容，使電路板的寄生參數不會主導電橋平衡。一旦確定這些變量，接下來只需求解電阻值即可。值得注意的是，MAX4454作為視頻運放有很強的驅動能力(例如，向50Ω負載輸出幾VP-P的100MHz信號)，因此為減小放大器失真，電阻R最好(建議)大于~100Ω。

表1給出了兩個電橋的范例，這兩個范例已被實際制作，并被成功地用來測試發射裝置。

表1. 電橋元件

當制作實際電路時，要牢記最重要的一點：

電橋必須平衡。不僅每個電阻要經過測量，每個電容必須從“已知容值”的一批電容中挑選出來，而且所有信號路徑(或導線)必須盡可能采用相等的長度。如果這個問題被忽略，將會危及整個電路。下面的照片(圖2)是408kHz轉角頻率的電路組件。請注意照片上等距布置的SMA連接器，以及它們與電橋和運放的相對位置。

圖2.

性能驗證

表1中第一行的電路參數最初是為獲得408.09kHz正弦-余弦輸出選擇的。樣機按照圖3所示的方案安裝并測試。

圖3.

I/Q發生器的相位和幅值平衡可以用實驗室發生器上變頻進行測試，該實驗室發生器內部的正交調制器提供-65dBc邊帶(圖像)抑制，這項指標對絕大多數系統而言都是非常優秀的。因此，在輸出端觀察到的任何不平衡都是由待測I/Q發生器電路引起的。

當用頻譜分析儀觀察所得到的RF信號時，調節輸入信號頻率直到載波和邊帶抑制達到最佳，電橋的轉角頻率就是這樣確定的。408.65kHz下最大的邊帶抑制為-46dBc。另一點要注意的是，由于我們在I和Q輸出端加了隔直電容，測試電路不會給調制器帶來DC偏置，因此不會降低載波抑制比。

審核編輯：郭婷