ВКР_Разработка_Радиотрактов_BTS_Петренко_Ю.А

вых.разв = ВХМ − УМ = 38 − 20 = 18 дБм, что соответствует 0,63 Вт. Тогда мощность предоконечного усилительного каскада рассчитывается сле-

дующим образом:

ПОК = 4вых.разв, где ηразв = ηм≈ 0,9 – КПД разветвителя мощности.

разв

Тогда PПОК = 2,8 Вт = 34,5 дБм.

Для унификации разрабатываемого изделия, в качестве предоконечного уси-

лителя мощности применяется тот же усилитель, что и в оконечном каскаде.

В этом случае требуемая мощность предварительного каскада составляет:

ПРЕД = ПОК − УМ = 14,5 дБм Учитывая запас на надежность, для предварительного каскада требуется вы-

брать усилитель мощности ч выходной мощностью приблизительно на 20

дБм. В соответствие с произведенным в разделе 5.4 выбором, BroadcomAvagoALM80110 обеспечивает KУМ = 13,5 дБ. Тогда мощность на выходе

I/Qмодулятора равна:

ВЫХ = ПРЕД − УМ = 14,5 − 13,5 = 1 дБм

Далее следует приступать к определению количества каскадовмалошумящего усиления радиочастоты приемного тракта и выбору элементной базы для не-

го. Согласно анализу в пункте 5.3. выбран МШУ Broadcom Avago MGA636P8

с коэффициентом усиления по мощности 18 дБ.

Мощность принимаемого радиосигнала на выходе первого МШУ Pвыхмшу1 при известном усилении KМШУ = 18 дБ равна:

Pвыхмшу1 = Pвхмшу + Кмшу = -98,25 + 18 = -80,25 дБм.

Следовательно, требуется установить 6 каскадов МШУ для достижения тре-

буемого уровня мощности 5 - 10дБм на входе I/Q-демодулятора со значением усиления KМШУ = 17,8 дБ, чтобы получить уровень мощности равный PПР = - 98,25 + 106,8=8,55дБм. Для достижения уровня мощности входного сигнала

71

20 дБм нам необходим 1 каскад МШУ со значением усиления до 16,122 (см.

пункт 5.3.).

Поскольку при 6 каскадах одного типа может быть перегрузка демодулятора,

то следующий каскад выбран со значением усиления KМШУ2 = 16 дБм, тогда окончательный уровень мощности будет равен:

Pвыхмшу2 = Pвыхмшу1 + Кмшу2 =3,878 + 16 = 19,878 ≈ 20 дБм.

На рисунке 5.1 изображен энергетический план устройства

Рис. 5.1. Энергетический план приемо-передающего радиотракта BTS.

5.2.Выбор дуплексного фильтра

Основные требования следующие: фильтр-дуплексер может быть, как гото-

вый, так и состоять из раздельных фильтров передающего и приемного трак-

тов. Границы полос частот на передачу и на прием Вам известны. Фильтр приемника должен пропускать полосу частот требуемого диапазонана прием,

и не пропускать сигнал от своего же передатчика в приемник. Фильтр пере-

72

датчика, в первую очередь, должен подавлять высокие гармоники радиосиг-

нала передатчика, начиная со второй, во всем диапазоне. В таблице 5.1. вы-

берем подходящий нам дуплексный фильтр. Основными производителями ДФ для высоких частот являются Qorvo, Texas Instruments и Mini Circuits,

для низких частот – CTS, Kaleus и TYComponents (бывшая Johanson).

						Таблица 5.1
Фирма	Наименование		Полоса	разрешенных	ОВП,	Напря-
			частот,	МГц	дБ	жение
						питания,
						В
CTS	UMD005A		1 – 1500		15	5
Kaelus	DDF0015F10		944 – 960		20	5
	V2-1		899 – 915
TY Com-	D5DA737M5K		699 – 716		1.65	5
ponents	2H2	Ultra-	729-746
	SAW
Qual-	RF360	Series	699 – 716		2.5	5
comm	B8665		729-746
Anatech	AD710-		699 – 716		1.5	5
Electron-	737D354		729-746		(при-
ics GmbH					ем),
					15
					(пе-
					реда-
					ча)

В качестве нужного ДФ выбранAD710-737D354производства Anatech Electronics GmbH.Фильтр представляет собой блок, подключаемый как внешнее устройство к основной схеме BTS.

Основные характеристики AD710-737D354:

ОВП: 1.5 (прием) дБ, 15 (передача) дБ

Входная максимальная мощность (в т.ч. от усилителей): 150 Вт (51,761

дБм)

73

Рабочая температура: -45– +85

Не содержит галоген

Габаритные размеры представлены на рис. 5.2.

Рис. 5.2. – Габаритные размеры устройства.

5.3.Подбор малошумящего усилителя

Основными параметрами при выборе МШУ являются полоса частот на входе, уровень шумов на выходе усилителя, степень усиления.

В таблице 5.2 выберем подходящий нам МШУ. В настоящее время каче-

ственные и безотказные МШУ выпускают только две компании: Broadcom Avago и Qorvo (ранее RFMD).

74

							Таблица 5.2.
Фирма	Наиме-	Полоса		Уровень	Усиле-	Ток	пи-	Напря-
	нование	частот,		шума, дБ	ние, дБ	тания,		жение
		МГц				мА		пита-
								ния, В
Broadcom	MGA-	700-		0.67	19.3	65		4
Avago	621P8	1500
Broadcom	MGA-	500	–	1.6	21.8	14		5
Avago	86563	6000
Broadcom	MGA-	450	–	0.44	17.8	40		5
Avago	636P8	1500
Analog	HMC10	300	-	2,4	16	70		5
Devices	49-Die	10000
RFMD	QPL100	30	–	1.2	17	50		12
Qorvo	2	3000
RFMD	QPL905	600 –		0.6	22	55		4.2
Qorvo	7	4200

В качестве используемого нами МШУ выберем MGA-636P8 производ-

ства Broadcom Avago, поскольку он обладает самым низким уровнем шумов. Для достижения уровня входной мощности 20 дБм мы установим

6 таких каскадов.

Основные характеристики MGA-636P8:

OP1dB: 23.8дБм

Полоса рабочих частот: 450 – 1500 МГц

Высокая линейность

Уровень шума: 0.44 дБ

Уровень усиления: 17.8 дБ

Входная мощность: до 10 дБм

Выходные потери ОС: 21 дБ

Входные потери ОС: 11 дБ

Ток питания: 40 мА

Напряжение: 5 В

75

Контактная схема включения показана на рис. 5.3., принципиальная схема

– на рис. 5.4., габаритные размеры – на рис. 5.5.

Рис. 5.3. Схема включения MGA-636P8, контактная

Рис. 5.4. Принципиальная схема MGA-636P8

76

Рис. 5.5. Габаритные размеры MGA-636P8

5.4.Подбор радиочастотного усилителя мощности

Мощность радиосигнала на выходе квадратурного модулятора составля-

ет10дБм. Поэтому основными параметрами при выборе второго УМ яв-

ляются выходная мощность и линейность, при заданной полосе частот.

В таблице 5.3 выберем подходящий(ие) усилительный(ые) каскад(ы). На сегодня основными производителями УМ являютсяAnalog Devices, Broadcom Avago и Qorvo (бывшая RFMD).

77

Таблица 5.3.

Фирма	Наиме	По-		Уро-	Уси	Мощ-	Ток	IP3,	U, В	Общие
	нова-	лоса		вень	ле-	ность	,	дБм		вых.
	ние	ча-		шума,	ние,	на вы-	мА			потери
		стот,		дБ	дБ	ходе,				, дБ
		МГц				дБм
Broad-	ALM-	400 -		4.8	13.5	23.5	110	40.5	5	10.5
com	80110	1600
Avago
Broad-	ALM-	700	-	2	15.6	31.6	394	47.6	5	11
com	31122	1000
Avago
Analog	HMC8	300	-	8	26	46 - 50	130	50	28 - 50	12
Devic-	205BF	6000					0
es	10
RFMD	TQP7	50	-	4.8	20.8	до 25	455	50	5	12.7
Qorvo	M9106	1500
RFMD	TQP7	400 -		4.4	16.6	20	235	45	5	15
Qorvo	M9103	4000
Analog	HMC1	10 -		8	20	40.5	100	49	5	15
Devic-	099LP	1100
es	5DE

Для выбора усилителя нужно учесть потери в фидере, мостах сложения, вы-

ходной фильтрующей системе. В этом случае важную роль сыграют общие выходные потери.

Мощность усилителя по ТЗ при мощности нагрузки равной 2 Вт КПД дуп-

лексного фильтра равном 2 дБ и КБВ фильтрующей цепи равном 1,5 дБ должна быть равна 22,4Вт (или 43,5дБм) и выше. При этом мощность каждо-

го из четырех модулей составляет 38 дБм. Усилители мощности для оконеч-

ных каскадов следует выбирать на 40 дБм и выше.

Мощность предварительного усилительного каскада не должна быть ниже 20

дБм.

78

Исходя из этих требований, в схеме проектируемой базовой станции будет использован HMC8205BF10 производства Analog Devices в качестве пре-

доконечного и оконечных усилителей. Для предварительного каскада в схеме используется усилитель ALM-80110 производства Broadcom Avago.

Основные характеристики HMC1099LP5DE:

Уровень шумов: 8 дБ

Усиление: 20дБ

Входные общие потери: 12дБ

Выходные общие потери: 15 дБ

Выходная мощность в интермодуляционной точке третьего порядка (OIP3): 49дБм

Выходная мощность в точке компрессии 1dB (OP1dB): 25дБм Контактная схема указана на рис. 5.6., функциональная схема – на рис. 5.7.

Рис. 5.6. – контактная схема подключения HMC1099LP5DE.

79

Рис. 5.7. – функциональная схема HMC1099LP5DE.

Основные характеристики ALM-80110:

Уровень шумов: 4.8 дБ

Усиление: 13.5дБ

Входные общие потери: 17дБ

Выходные общие потери: 12 дБ

Выходная мощность в интермодуляционной точке третьего порядка (OIP3): 40.5дБм

Выходная мощность в точке компрессии 1dB (OP1dB):23.2дБм

Контактная схема указана на рис. 5.8., функциональная схема – на рис. 5.9.

80