目录
1. 上变频与下变频在4G/5G基站系统中的位置与分类
分为模拟变频与数字变频两大类:
(1)数字变频:
FPGA中的上变频与下变频称为数字变频,包括,数字上变频DUC(Digital Up Converters)和数字下变频DDC(Digital Down Converters)。
(2)模拟变频:
RFIC中的混频调制和混频解调称为模拟变频,包括模拟上变频和模拟下变频。
2. 数字上变频DUC与 数字下变频DDC
2.1 什么是数字上变频DUC与 数字下变频DDC
(1)上变频:
这里是指,通过FPGA数字处理:
- 频谱搬移:把基带信号从0频附近变换到中频载波上,实现的是频谱向更高频率的搬移,实际上的一种幅度调制。
- 频谱合并:如果一个天线上需要发送多个载波,需要把多路基带信号(如10M和20M)合并成一路更高带宽(如30M)的中频信号。
(1)下变频:
这里是指,通过FPGA数字处理,
- 频谱分离:如果一个天线上需要发送多个载波,需要把高带宽(如30M)的中频信号,分离成多路不同带宽的基带信号(如10M和20M)。
- 频谱搬移:把基带信号从中频载波上变换到0频附近,实现的是频谱向更低频率的搬移,实际上是一种解调调制。
2.2 数字上变频与下变频的实现原理
(1)数字实上变频DUC
DUC的主要目的是经过数字混频基带IQ数字信号先插值、滤波,然后上变频到数字中频信号,它包含插值、数字滤波、上变频步骤。
设其输入复数信号为Idata和Qdata。
其输出信号为实数:
(2)数字复数变频
基带数据通过上变频变为数字中频信号,其频率分量是单边带信号,然后进行DA为模拟中频。
设其输入复数信号为Idata和Qdata,
其输出信号为也为复数:
OUT_I=Idatacos(wn+c)-Qdatasin(wn+c)............
OUT_Q=Idatasin(wn+c)+Qdataos(wn+c)
下变频的原理与上变频相似。
3 模拟上变频与模拟下变频
3.1 什么是模拟上变频与模拟下变频?
模拟上变频与模拟下变频简称上变频与下变频。
上变频:这里是指,通过模拟电路(混频),把基带信号从中频载波上变换到高频载波上,实现的是频谱向更高频率的搬移,实际上的一种幅度调制。
下变频:这里是指,通过模拟电路(混频),把基带信号从高频载波上变换到中频载波上,实现的是频谱向更低频率的搬移,实际上是一种解调调制。
模拟变频只负责把一定带宽的模拟信号,从N个连在一起的基带信号,整体上从中频搬移到高频,或从高频搬移到中频。
模拟变频不关注整个带宽,由多少个不同带宽的基带信号组成。
模拟变频只关注,在天线上发送的信号,占据多大的带宽!
3.2 模拟上变频与下变频(混频)的实现原理
混频变频,是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种功能的电路称为变频器(或混频器)。
混频本质上就是一个模拟调制。
混频器将天线上接收到的射频信号与本振产生的信号相乘,y = cos(xt) * cos(wt) = [cos(xt+wt)+cos(xt-wt)]/2
其中
cos(xt)为中频调制信号
cos(wt) 为射频载波信号
根据傅里叶变换的原理,两个信号相乘的过程,就是频谱搬移的过程。