Schwerpunkte

Linearer Sender und digitaler Empfänger

31. Juli 2007, 10:26 Uhr   |  Dr. Patrick Morgan


Fortsetzung des Artikels von Teil 3 .

Sender-Kalibrierung für EDGE in einem Schritt

Kalibrierung

Einfluss

Dualer Sender

Polar-Modulation

Polar-Loop

Senden

I/Q-VorverzerungORFS, EVM-erforderlich-
I/Q-DC-OffsetsOOS, ORFS, EVM-erforderlicherforderlich für die Rückkopplungspfade
Anpassung der Signalverzögerung (Amplitude/Phase)ORFS, EVM-erforderlicherforderlich für die Rückkopplungspfade
Ruhestrom des LeistungsverstärkersORFS, EVM---
Ansteuerleistung der SendeendstufePA, ORFS, EVM---
Verstärkung der RückkopplungORFS, EVM--erforderlich
SendeleistungPA, ORFS, EVMerforderlicherforderlicherforderlich

Empfangen

I/Q-DC-OffsetsAM-Unterdrückung, Nachbarkanalunterdrückung-erforderlicherforderlich
Tabelle 1. Ein linearer Transceiver benötigt nur einen einzigen Kalibrierungsschritt in der Fertigung – deutlich weniger als eine polare Transceiver- Architektur.

Eine Frage des Wirkungsgrades

Einer der Vorteile polarer Architekturen ist der hohe Wirkungsgrad während der 8- PSK-Übertragung. Entwickler müssen für eine ausreichende Gesprächsdauer sorgen, ein kaufentscheidendes Leistungsmerkmal für den Endanwender, die nicht nur vom Wirkungsgrad, sondern auch von der durchschnittlichen Stromaufnahme aus dem Akku abhängt – für alle wesentlichen Funktionsblöcke des HF-Teils, einschließlich Leistungsverstärker, Transceiverund Basisband- IC. Die Gesprächsdauer ließe sich wie folgt darstellen:

T = K / IA

wobei K eine Konstante ist, die von der Charakteristik des Akkus abhängt, und IA der durchschnittliche Strom für das HF-Teil. Um bei gegebenem Akku eine lange Gesprächsdauer zu erzielen, muss also dieser Stromanteil minimiert werden.

Bild 1 zeigt eine lineare Sender-Architektur im Vergleich zu einer Polar- Sender-Architektur. Im Polar-Loop- Sender gelangt das Signal über getrennte Amplituden- und Phasenrückkopplungs- Zweige zum Leistungsverstärker.

Die Polar-Modulation ist eine Variante der Polar-Loop-Modulation ohne Rückkopplung seitens des Leistungsverstärkers.

In beiden Fällen enthält der Amplitudenzweig Schaltkreise, deren Signalverzögerung genau an die Verzögerung durch den Phasenzweig angepasst werden muss, um eine erhebliche Verschlechterung der Leistungsfähigkeit zu vermeiden.

In der Fertigung müssen die Verzögerungen an Prozessschwankungen angepasst werden bezüglich Versorgungsspannung, Frequenz, Ausgangsleistung und Temperatur. Das erschwert die Konstruktion und fordert die Fertigung heraus.

Bei einer hohen Verstärkung kann der Regelkreis instabil werden, was den Leistungsverstärker beschädigen oder Telefongespräche unterbrechen kann.

62wh0801_tm_05.jpg
©

Bild 1. Bei einem polaren Sender (oben) für GMSK und 8-PSK werden zwei Rückkopplungsschleifen (Phase und Amplitude) benötigt. Die Signalverzögerung durch die externen Komponenten muss angepasst werden, damit sie in beiden Schleifen gleich ist.

 Externe Regelkreisfilter erschweren die Kalibrierung während der Fertigung, da ungewollte parasitäre Kopplungen zur Leiterplatte, zum Leistungsverstärker oder anderen Interferenz- und Rauschquellen auftreten können.

Bild 2 zeigt ein simuliertes 8-PSKModulationsspektrum für verschiedene Verzögerungs-Fehlanpassungen. Der 3GPP-Standard fordert eine maximale Sendeleistung von –54 dBc bei einem Frequenzversatz von 400 kHz.

Für die Massenproduktion verlangen die Hersteller von Mobiltelefonen, dass mindestens –60 dBc vom Transceiver bereitgestellt werden.

Bei einer Verzögerungs- Fehlanpassung von etwa 30 ns wird das Spektrum geringfügig fehlerhaft. Zur Erläuterung: Das GSM-Netzwerk arbeitet mit einer Symbolperiode von T = 3,7 µs.

Die tolerierbare Verzögerungs- Fehlanpassung ist ein Bruchteil der Symbolperiode, Δt < 30 ns = 0,008 T, was in Polar-Architekturen eine sehr hohe Präzision beim Kalibriervorgang der Fehlanpassung erforderlich macht.

Zusätzlich muss jede Abweichung innerhalb der Sendekette mit in Betracht gezogen werden.

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Bild 2. Eine fehlerhafte Anpassung der Signalverzögerung in den Rückkopplungsschleifen eines polaren Senders erzeugt zusätzliche Seitenbänder. Die 3GPP-Spezifikation fordert bei 400 kHz Abstand vom Träger eine max. Sendeleistung von –54 dBc. Deshalb

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