TD-SCDMA终端测试仪中ADC/DAC和射频模块的设计及控制
摘 要：本文介绍了TD-SCDMA终端测试仪的系统设计及工作原理。分析了终端测试仪对ADC/DAC和射频模块的要求,同时介绍了MAX19700、MAX2507、MAX2392芯片。重点描述了测试仪如何控制芯片收发信号。
关键词：TD-SCDMA;MAX19700;MAX2507;MAX2392
引言
TD-SCDMA产业链规模发展迅速。随着3G牌照发放日益临近,摆在终端制造商面前的难题是如何尽快提供好的手机,所以,对终端的性能测试迫在眉睫。
TD-SCDMA终端测试仪提供了解决方案。它的主要功能是测试生产线上每台终端能否支持特定的业务。TD-SCDMA终端测试仪的实现十分复杂,它必须实现3GPP空中接口中物理层、部分MAC、RLC和RRC层功能,以及模拟部分CS域或PS域核心网功能。物理层的主要功能是完成3GPP协议25.221～25.224规定的功能,包括传输信道向物理信道映射、编码与复用、调制和扩频,以及物理层过程。不同于一般NodeB的物理层,终端综合测试仪的物理层还要完成射频数据采集任务,它是测量算法测试终端射频指标的依据。
而测试仪对ADC/DAC和射频模块进行控制,保证测试仪稳定可靠地进行射频数据采集,是设计中非常关键的环节。
终端测试仪简介
基于软件无线电技术的数字化TD-SCDMA终端测试仪,是由RF器件、ADC/DAC、大容量FPGA和高速DSP构成的具有高度灵活性、开放性的通信系统,各种相关的通信任务都能够用软件完成。其中,主处理器由ARM核+DSP+FPGA 构成。为了和已有系统兼容,ARM+DSP 拟采用一个OMAP1612。开放式多媒体应用平台(OMAP)处理器内含一个增强型ARM处理器(ARM925)和低功耗定点DSP(TMS320C55x)。设计这一双核心组件的目的就是为了有效地处理多媒体和MMI应用。
由图1所示,在终端测试仪中,RF模块外接天线以完成模拟信号的接收和发送;ADC/DAC完成模拟信号和数字信号之间的相互转换;ARM作为主控制器,完成与微机接口,处理通信协议和其它相关的应用协议,协调并控制各个处理器之间、外设接口之间的工作等;FPGA芯片完成并行处理、数据量大、重复性强、速度要求高的数字信号处理运算;而DSP芯片处理系统控制和配置功能,充分发挥其寻址方式灵活、通信机制强大的优点。从DSP的角度来看,FPGA相当于它的协处理器;DSP通过本地总线对FPGA进行配置、参数设置及数据交互,实现软硬件之间的协同处理。
图1 TD-SCDMA终端测试仪模型
芯片介绍与接口连接
本方案采用MAX2392和MAX2507 RF芯片。
射频接收单元MAX2392接收器内部包括：RF LNA、直接转换混频器、用于TD-SCDMA信道滤波的基带滤波器和AGC放大器。该芯片还集成了VCO及合成器,这一单芯片方案可大大降低成本,减小系统尺寸,元件数量比超外差方案减少50%。从天线接收的信号经过双工器后,先通过频带选择滤波器选择有用的频带信号,微弱的信号经过LNA放大后,通过I/Q解调器变成模拟基带I/Q信号,模拟基带I/Q信号经过信道滤波的低通滤波器和ACG放大器后,送至模拟前端,完成对基带I/Q信号的数字化处理。而该芯片具有90dB以上的增益控制,接收下限灵敏度能达到-112dBm,满足终端测试仪的要求。
射频发射单元MAX2507是一款集成了功率放大器,并能满足TD-SCDMA指标要求的直接转换发送器。它集成了I/Q调制器、 PLL、VCO、AGC放大器和功率放大器。模拟基带I/Q信号经过正交调制后,完成基带信号到频带信号的直接转换,并通过AGC放大器进行放大,放大后的频带信号经过片外带通滤波器滤除带外的无用信号分量后,再经过功率放大器、双工器,并最终通过天线发射出去。片外带通滤波器可以大大降低发射机对相邻信道的干扰,提高发射机的ACRP指标。
ABB模块使用MAX19700, MAX19700系列基带转换器是超低功耗、混合信号模拟前端(AFE),专为TD-SCDMA手机和数据卡设计,能够以极低的功耗提供出色的动态特性。MAX19700集成了一个大规模阵列：双10位、11Msps接收ADC和双10位、11Msps发送DAC,带有TD-SCDMA低通Tx滤波器。AVDD=+3V、OVDD=+1.8V,Fclk=5.12Msps时,典型功耗为38mW。另外,该芯片还集成了3个12位控制DAC,用于快速建立AFC、AGC和APC。
