变频器培训材料 提纲 1、变频器的组成及其工作原理。 2、变频器性能指标的分析。 3、典型变频器电路图讲解。 4、电路的调试及维修。 1.1、变频器的分类 变频器根据工作带宽可分为宽带变频器和窄带变频器两种： 宽带变频器目前主要应用在GSM 900/1800通信设备中，此种类变频器特点 是工作带宽较宽，电路设计简单，成本低，一般只采用一次混频，缺点在 于对带外干扰信号的抑制较差，混频产生的杂散信号多，因此宽带变频器 的很难适用现今空间频普环境复杂的状况。 ? 窄带变频器应用于目前绝大多数通信设备当中，它与宽带变频器的差别主 要在于使用两次混频，且采用了高矩形系数的中频滤波器，对带外信号的 抑制能力较强。窄带变频器具体分类有： 信道选择器：一般包含2个或2个以上选频通路，每个选频通路带宽 （它取决于中频虑波器带宽）即为通信制式的调制信号带宽，如GSM为 200KHz,CDMA为1.23MHz，TD-SCDMA为1.6MHz。 频段选择器：整个模块只有一个选频通路，且该通路带宽为调制信号带宽 的倍数。如GSM 24MHz频段选择器，TD-SCDMA 5MHz频段选择器。 选频变频器：应用于各种通信制式的移频站设备中，分为带内移频和带外移 频两种， RRU 数字变频器：应用于各种通信制式的数字直放站设备中，通过光纤采用 中频信号进行传输。 根据中频滤波器带宽大小也分为信道选择和频段选择。 ? 1.2、变频器的组成部分 ? 变频器系统基本框图如下： 当LO1=LO2时，为选频器；当LO1≠LO2时，为变频器。 1.2.1、本振部分 组成部分：主要包括本振单元 (即Lo-1、 Lo-2) ；上、下 变频单元；中频滤波、放大单元三个部分。 1.本振单元电路设计： 混频电路所需的本振信号需采用频率合成技术。早 的频率合成技术被称为直接频率合成(Direct Synthesis)， 它利用混频器、倍频器、分频器和带通滤波器来完成对频 率的四则运算。体积大、造价高。它的另一个缺点是输出 端会出现无用的寄生频率，即所谓杂波，频率范围越宽， 寄生分量也就越多，由于这些缺点，现在几乎所有的应用 场合，己被采用锁相技术的间接合成方法所取代。 应用锁相环路PLL(Phase-Locked Loop)的频率合成方 法称为间接合成，散热器品牌锁相环频率合成的基本框图如图。 1.2.1、变散热器品牌频器散热本振部分(锁相环路) ? ? 锁相环的三个组成部件：鉴相器(PD)、环路滤波器(LPF)和电压控制振荡器(VCO)。 锁相环是一种 相位负反馈系统，它利用环路的窄带跟踪与同步特性，将鉴相器一 端VCO的输出相位与另一 端晶振参考的相位保持同步，实现锁定输出频率的功能， 同时可以得到和参考源相同的频率 稳定度。一个典型的频率合成器原理框图如图1 所示。设晶振的输出频率为fr，VCO输出频 率为fo，则它们满足公式： ? ? 其中R和N分别为参考分频器和主分频器的分频比，在外部设置并行或串行数据控制 分频比（改变N和R）， 就可以产生出所需要的频率信号。用锁相环构成的频率合 成器具有频率稳定度高、相位噪声 小、电路简单易集成、易编程等特点。散热器品牌?? 1.2.1、本振部分(锁相环路) 锁相环工作过程：输入相位θ 1(t)与反馈的输出相位θ 2(t)进行比较，得到误差相 位θ e(t)，由误差相位产生误差电压μ d(t)，误差电压经过环路滤波器F(p)的过滤 得到控制电压μ c(t)，控制电压加到压控振荡器上使之产生频率偏移，来跟踪输入 信号频率ω i(t)。 ? 现阶段采用的锁相环有两种：分立和集成两种方法 分立式锁相环电路： 鉴相器(PD)目前主要使用的是国半的LMX2315、LMX2325、变频器散热器LMX2326,且该芯片集成了R 分频器和N分频器，可以直接通过CPU（单片机）进行送数控制。 ? 环路滤波器(LPF)目前 主要采用的是三阶环路 滤波器。如右图所示： 电压控制振荡器(VCO)的主要性能指标是相位噪声，具体反映为偏主信号 1KHz,10KHz,100KHz的1Hz内噪声电平的相对差值，单位用dBc/Hz表示。 1.2.1、本振部分(锁相环路) 相位噪声通常定义为在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值， 其中，dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比 值。一个振荡器在某一偏移频率处的相位噪声定义为在 该频率处1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。 ? 集成式锁相环电路： 该锁相环电路目前主要使用的是国半的LMX2531系列芯片， LMX2531是低供电，高性能频率合成器，它完整的集 成了△∑PLL和VCO电路，可调整的三阶、四阶点。同 时内部集成的低噪声、高精度的低压差稳压器LDO，使 得系统具有更高的噪声抑制性能和稳定性。 LMX2531 具有相应的其外围电路。（后面具体的介绍） 1.2.2、上、下变频和中频单元 ? 上、下变频单元电路主要是利用混频器的非线性特征实现频普搬移。 由于高矩形系数的声表滤波器只能做到中频（IF）频段(目前我们 所使用中频范围为40～200MHz以内） ，所以，需要先将射频（RF） 信号下变频到中频，再经过中频滤波器进行高矩形滤波，以提高对 带外的抑制能力。由于中频滤波器的插入损耗很大（25dB左右）， 所以还需进行信号放大。然后，中频信号经过混频器上变频到射频 信号。 ? ? ? 上、下变频单元性能好坏主要取决于混频器的RF、风变频器散热器型材散LO和IF端口间的 隔离度，线性指标输入三阶截点IIP3。 中频电路主要取决于中频滤波器的矩形系数。 提纲 1、变频器的组成及其工作原理。 2、变频器性能指标的分析。 3、典型变频器电路图讲解。 4、变频器散热器电路的调试及维修。 2.1、变频器模块技术指标 参数 工作频率MHz 增益dB 下行输入功检 上下行ATT 带内波动(P-P) 偏离±600KHz 带外抑制 偏离±1MHz 传输时延 杂散辐射 相位噪声 输入/输出本振泄漏 输入/输出口驻波比 互调衰减（－5dBm输出） 指标 1940-1955/2130-2145 0±2 ≤︳±2︴dB 1-20dB≤︳±1︴dB，20-30 dB≤︳±1.5︴dB ≤2dB ≤-30dBc ≤≤-50dBc ≤2μ s ≤-80dBm/30KHz ≤- ≤-36dBm/30KHz ≤1.5 ≤-55dBc@间隔1MHz 2.2、主要性能指标分析及测试方法 1.本振信号的相位噪声指标：相位噪声较差，会直接恶化调制精度指 标，对于窄带的调制信号（如IDEN信道带宽为25KHz），还会恶化 到邻道功率比ACPR。所以，相位噪声的好坏，对于通信系统的性能 好坏，有着重要作用。对于该指标的调试一般可以通过改变锁相环 的三阶环路滤波器（LPF）的带宽和VCO信号输出口的隔离度加以的 改善，当然VCO的器件相噪指标好坏也是非常重要的。 2.频率误差：一般要求≤︱±0.01ppm︱，主要跟锁相环路中晶振提供的参 考频率的频率稳定度有关，如在900到1800MHz的移频站设备中，为 了满足频率稳定度的要求需要采用高稳定性恒温晶振作为锁相环路 的参考频率。 3.带内波动：主要是由声表滤波器的带内波动造成，一般调试方法是 在声表的输入或输出口串联小电感或并联一个小电容加以改善，另 外，若混频器的本振功率不够，也会导致通带内的波动变差。 2.2、主要性能指标分析及测试方法 4.带外抑制：主要取决于中频虑波器的抑制好坏，若中频滤波器的 输入口、输出口阻抗很差，会恶化其抑制指标。 5.传输时延：主要由于中频滤波器的传输时延产生。 6.输入、输出口本振泄漏：该指标一方面取决于混频器的LO到RF、 IF端口的隔离度，还有就是RF声表滤波器的抑制能力。 7.互调衰减：主要取决于有源器件的线性指标输入/输出三阶截点， 在进行级联设计时，必须保证前级的互调指标不能恶化。 提纲 1、变频器的组成及其工作原理。 2、变频器性能指标的分析。 3、典型变频器电路图讲解。 4、电路的调试及维修。 3.1、WCDMA数字近端变频器（PLL） 3.1、 WCDMA数字近端变频器（上行链路） 3.1、 WCDMA数字近端变频器（下行链路） 3.2、硬件电路实物图 提纲 1、变频器的组成及其工作原理。 2、变频器性能指标的分析。 3、典型变频器电路图讲解。 4、电路的调试及维修。 4、电路调试及维修 电路调试： ? 调试过程是射频电路设计中极其重要的环节，也是电路设计 的难点问题。 ? 通过测试仪器观察并完成各级电路的性能改善。 调试前准备： 1、首先，散热器品牌判断模块电流是否正常；（排除短路、虚焊等现象） 2、其次，程序的烧写；（CPU，RS-485通信是否正常） 3、后，判断本振电路是否失琐；（本振信号频点，功率是否正确） 完成这几个步骤就可以开始进行指标的测试。 调试步骤：（针对生产模块） 可以通过频谱仪测量的指标： 1、变频器散热器增益测试，（基础，必须增益测试正常后方可进行下一步测试， 增益出现异常时，应逐级排查） ① 4、电路调试及维修 2、三阶互调测试，（确保信号源自身互调较指标好上-5dBc，当该指标 恶化时，应逐级排查）； 3、RU数字变频器进行ATT测试； 4、带内平坦度测量，传输时延测量； 5、带外抑制测量； 6、锁上盖板后输入输出口驻波比测量； 7、锁上盖板，进行带内杂散发射测量，RU 变频器下行输入功检测量； 8、变频器散热器后，在模块入库前必须测试信号模板是否通过。 ? 反映变频器性能的主要指标测试： ? 可以通过矢量网络分析仪测量的指标： ? ? ? ? ? 带内平坦度 传输时延 带外抑制 输入口驻波比 输出口驻波比 4、电路调试及维修 ? ? ? ? ? 可以通过频谱仪测量的指标： 增益 三阶互调 杂散发射 本振泄漏 ATT 功率检测 ? ? 谢谢! 附录：带内增益测量 附录：带外抑制测量 附录：输入口回波损耗测量 附录：输出口回波损耗测量 附录：带内波动的测量 附录：传输时延的测量 附录：三阶互调的测量 附录：频偏的测量
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