原创 采用 SMU200A 数字信号源实现极化调制

一、概述

    在无线通信系统的发射机中，对于功率放大器的要求是高线性度和高功率转换效率。而传统类型的功率放大器，线性度和功率转换效率需折衷选择。对应于这样的需求，采用极化调制方式实现发射机得到了比较广泛的应用。

     极化调制是除了IQ调制之外，采用相位调制和幅度调制结合的方式来实现数字调制的方法，其优点是可以提高发射机效率，提供较高的稳定性，并且适用于各种数字调制如GMSK、8PSK、QPSK等所产生的IQ信号。尤其是在将现存的GSM设备或模块升级为EDGE的应用中。在GSM调制器中，相位调制功能已存在，而幅度调制可以通过控制功率放大器的增益来实现。从而射频电路无须改动很大就可以实现EDGE的功能。

    在极化调制中，调制信号以时变幅度和相位的形式表示。其相位信息用来进行相位调制，然后将该信号输入功率放大器，通过控制功率放大器的偏置或供电电压来实现幅度调制。

    在采用极化调制实现的RF发射机中，对其功率放大器进行测试时，需要两个输入信号，即相位调制的RF信号和相对应的幅度信息。现代的数字调制信号源一般均采用IQ调制器，因此，这种信号源不能直接产生极化调制的信号。通常的方法是用信号源产生相位调制的射频信号，再用一低频信号进行相应的幅度调制。而Rohde&Schwarz公司的数字信号源SMU200A具有双通道的功能，可以非常方便地用一台仪器产生测试所需要的两个信号，并且可以保证基带相位信息和幅度信息严格同步，从而为极化调制的放大器提供了简便易行的测试功能。

    二、采用SMU200A产生极化调制信号

    2.1　SMU200A的配置要求

       如图2所示，在SMU200A中，需要两个IQ信号发生器和一路射频通道。

     2.2 极化调制信号的产生

     由图3可知，首先采用SMU200A的路径A产生相位调制的RF信号。因为SMU200A中所采用的是IQ调制器，所以，需要将基带信号的时变相位信息转换成I和Q信号的值。

    iA(t)=cosj(t)

    qA(t)=-sinj(t)

    该组IQ的值被保存为波形文件，存储在通道A的任意波形发生器中，然后选择该文件进行信号的产生，此时，通道A的RF输出信号为相位调制信号。

    与之相对应，SMU200A的通道B产生时变的幅度信号，也需将其转换成I和Q的值，以波形文件的形式保存。

    iB(t)=r(t)

    qB(t)=0

    由通道B所产生的I信号对应了时变的幅度信号，与被测功率放大器的偏置或供电端口相连，就可以对其进行幅度调制。

    需要注意的是，波形文件A和B必须采用相同的采样速率和相同的采样点数，才能保证相位信息和幅度信息一一对应，实现正确的极化调制。

    2.3 信号的同步

     因为在上述的方案中，两个通道中的IQ信号分别对应了调制信号的相位和幅度信息，所以为了实现两个信号的同步，须进行必要的触发设置。

    首先，通道B设置为外触发状态，触发信号为通道A的信号，从而可以保证两个IQ信号同时产生。

    其次，因为通道A的信号经过了RF路径，而通道B的信号直接到达放大器，所以两个路径存在微小的时延，从而在通道B中需要设置必要的触发延迟, 具体的延迟需根据测试装置来判定。

     三、IQ信号的转换

     如果要采用IQ调制的IQ信号实现极化调制，还必须进行IQ信号的转换。

    IQ信号与其模值和相位的关系为：

    I(t)=r(t)·cosj(t)

    Q(t)=-r(t)·sinj(t)

    根据2.2节的讨论，可知：

    iA(t)=1/√I2(t)+Q2(t)·I(t)         (开根号, 即为开方)

    qA(t)=1/√I2(t)+Q2(t)·Q(t)  

    iB(t)=√I2(t)+Q2(t)

    qB(t)=0

    其中：

    r(t)=√I2(t)+Q2(t)

可见，根据以上关系式，就可以将现存的IQ信号直接变换为极化调制所需要的两个通道的IQ值。