近幾年來，移動(dòng)通信在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展和普及，無線通信的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)技術(shù)也得到迅猛發(fā)展。射頻發(fā)射機(jī)的主要功能是實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)調(diào)制、上變頻和功率放大。與接收機(jī)的結(jié)構(gòu)相比，發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。通常有：

· 直接上變頻(又稱：零中頻調(diào)制)

· 間接上變頻(又稱：兩級(jí)變頻或超外差式)

· 數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)

標(biāo)準(zhǔn)的IQ正交調(diào)制電路的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，它分為IQ 基帶發(fā)生器和IQ 混頻器兩大部分。不管是調(diào)幅，調(diào)頻或是調(diào)相信號(hào)，只需要通過改變不同的IQ 基帶信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)。而IQ 調(diào)制器的作用是將基帶IQ 信號(hào)搬移到載波上。正交調(diào)制器通常能實(shí)現(xiàn)較高的相位精度與幅度平衡，非常適合于通信系統(tǒng)中的直接上變頻(零中頻調(diào)制)，因此廣泛用于直接上變頻發(fā)射機(jī)，例如蜂窩移動(dòng)通信、WLAN、UWB超通信系統(tǒng)、藍(lán)牙、GPS 等系統(tǒng)中，是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件。

下圖1所示是正交調(diào)制器的框圖，如果用于直接上變頻發(fā)射機(jī)，省去了第二本振，中頻濾波器和混頻器，使發(fā)射機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，從而降低了成本、體積和功耗。

圖1. 正交調(diào)制器原理框圖

正交調(diào)制器的固有缺點(diǎn)在于本振泄漏和邊帶抑制(本振泄漏主要是由IQ信號(hào)的直流偏置,IQ差分信號(hào)的不平衡性以及本振和射頻的隔離指標(biāo)差等因素造成的)。理想情況下，正交調(diào)制器只是完成基帶頻譜的搬移和疊加，不會(huì)造成信號(hào)的帶外頻譜增生或是產(chǎn)生帶內(nèi)失真。正交調(diào)制器會(huì)不可避免的存在非理想因素，使得輸出信號(hào)產(chǎn)生各種失真，影響通信質(zhì)量，所以正交調(diào)制器的射頻性能需要進(jìn)行全方面的測(cè)試。

測(cè)試IQ調(diào)制器的鏡像抑制一般采用單邊帶CW信號(hào)，輸入的I信號(hào)：sinω0t，Q信號(hào)：cos?ω0t與正交本振混頻以后可得調(diào)制信號(hào)s(t)，其中ω0一般為掃頻信號(hào)，從DC附近開始到幾十或幾百兆：

s(t)=sinω0t?cosωct-cosω0t? sinωc t

=sin?(ωc-ω0 )t

如果IQ調(diào)制器完全理想，只會(huì)在(ωc-ω0)處產(chǎn)生一個(gè)單邊帶信號(hào)(單邊帶CW信號(hào))，但是由于調(diào)制器的不理想性，也會(huì)在(ωc+ω0)處產(chǎn)生一個(gè)鏡像信號(hào)。與此同時(shí)在本振頻率ωc位置也會(huì)有一個(gè)信號(hào)，稱為本振泄漏。本振和鏡像信號(hào)的抑制度是IQ調(diào)制器的重要指標(biāo)。圖2是一個(gè)典型的IQ調(diào)制器的單邊帶CW輸出結(jié)果，載波為10G，IQ信號(hào)為30MHz，測(cè)試得到鏡像信號(hào)的抑制度為42dB。此時(shí)采用任意波形發(fā)生器產(chǎn)生兩路30MHz的sin和cos信號(hào)，分別提供給IQ調(diào)制器作為基帶輸入，也可以使用帶有雙源選件的矢網(wǎng)的兩個(gè)通道輸出相位差恒定為90度的CW連續(xù)波，用矢網(wǎng)的另一個(gè)好處就是,可以實(shí)現(xiàn)掃頻模式下的本振和鏡像抑制度的測(cè)試。

圖2. 頻譜儀測(cè)試矢量信號(hào)源的IQ調(diào)制鏡像抑制度

2. 測(cè)試任務(wù)

本文采用的正交調(diào)制器待測(cè)件是來自ANALOG DEVICES的ADL5371，它的工作頻率范圍：500 MHz～1.5 GHz。下圖3所示，該器件I+，I-，Q+，Q-端口分別為IQ雙路差分基帶輸入，LO為單端本振輸入(LOIN接匹配負(fù)載)?；鶐л斎胄枰?00mV的偏置電壓。射頻輸出VOUT為單端50Ω。

圖3. 正交調(diào)制器ADL5371 pin(左)和ADL5371的評(píng)估板

測(cè)試時(shí)，ADL5371的評(píng)估板需要輸入0dBm、900MHz的單端本振。IQ雙路差分基帶輸入的正弦波的峰峰值為1.4V，頻率為1MHz，并且?guī)в?00mV的偏置電壓。

測(cè)試項(xiàng)目包括：輸出功率;輸出1dB壓縮點(diǎn);載波饋通;邊帶抑制;正交相位誤差;IQ幅度不平衡性;二次、三次諧波抑制;TOI;基帶到射頻幅頻響應(yīng)。

現(xiàn)有中，一般是在rru(remoteradiounit，射頻拉遠(yuǎn)單元)中將基帶信號(hào)上變頻為射頻信號(hào)，然后將射頻信號(hào)傳送至天線，以利用天線無線地發(fā)射該射頻信號(hào)。在將基帶信號(hào)上變頻為射頻信號(hào)的過程中，需要對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行iq調(diào)制，即利用本地振蕩信號(hào)(簡(jiǎn)稱本振信號(hào))來分別對(duì)iq信號(hào)中的i路分量和q路分量進(jìn)行調(diào)制。但是，經(jīng)過調(diào)制后的iq信號(hào)中一般含有鏡像信號(hào)，該鏡像信號(hào)主要是由于本地振蕩信號(hào)和iq信號(hào)之間的相位和幅度不平衡等因素導(dǎo)致的。為了抑制該鏡像信號(hào)，現(xiàn)有的做法一般是在iq調(diào)制之前，先對(duì)iq信號(hào)進(jìn)行一定的相位和幅度處理，從而使得調(diào)制后的iq信號(hào)能夠抑制該鏡像信號(hào)。其中，一般是使用預(yù)先確定好的相位調(diào)整參數(shù)和幅度調(diào)整參數(shù)來對(duì)iq信號(hào)進(jìn)行相位和幅度調(diào)整，此種方式需要預(yù)先確定調(diào)整參數(shù)。而現(xiàn)有的方式，在確定相位調(diào)整參數(shù)和幅度調(diào)整參數(shù)時(shí)，一般需要在不同的調(diào)整參數(shù)下，反復(fù)對(duì)泄漏信號(hào)的功率進(jìn)行測(cè)試(例如測(cè)試次數(shù)可達(dá)30次以上)然后才能確定合適的相位調(diào)整參數(shù)和幅度調(diào)整參數(shù)。因此，現(xiàn)有技術(shù)在確定相位調(diào)整參數(shù)和幅度調(diào)整參數(shù)比較復(fù)雜，實(shí)有改進(jìn)之必要。

要抑制IQ混頻器的鏡像，可以采取以下幾種方法：

1. 使用低通濾波器：將混頻器的輸出信號(hào)通過低通濾波器，濾除高頻鏡像信號(hào)。低通濾波器的截止頻率應(yīng)設(shè)置在混頻器輸出信號(hào)的最高頻率之下，以確保只保留所需的基帶信號(hào)。

2. 使用抑制鏡像的混頻器設(shè)計(jì)：選擇具有良好鏡像抑制性能的混頻器，可以減小鏡像信號(hào)的干擾。一些混頻器設(shè)計(jì)可以通過使用差分結(jié)構(gòu)或添加衰減器來實(shí)現(xiàn)更好的鏡像抑制。

3. 使用外部濾波器：在混頻器輸出之后，添加一個(gè)外部濾波器來進(jìn)一步濾除鏡像信號(hào)。這可以是一個(gè)低通濾波器或其他類型的濾波器，根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇。

4.優(yōu)化混頻器的本地振蕩器：混頻器的本地振蕩器頻率對(duì)鏡像抑制有很大影響。通過優(yōu)化本地振蕩器的頻率和相位，可以減小鏡像信號(hào)的功率?？梢允褂妙l率合成器、鎖相環(huán)等方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)本地振蕩器的優(yōu)化。

綜上所述，抑制IQ混頻器的鏡像可以通過使用低通濾波器、抑制鏡像的混頻器設(shè)計(jì)、外部濾波器以及優(yōu)化本地振蕩器等方法來實(shí)現(xiàn)。具體的方法選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求和系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行決定。