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AD9361 和 AD9371 RadioVerse™ 宽带收发器系列均供给无与伦比的集成度、很多的功用和很多用户可选选项。这两个系列在几个首要方面表现出显着不同的功用水平，而且两者的功耗也有很大差异。镜像按捺是区别这两个系列的功用之一。本文探讨了镜像的来历、意义及其对全体体系功用的影响方法。把握了这些信息，客户便可做出正确决议计划并挑选合适运用的收发器。
镜像按捺基础知识
AD9361和AD9371系列均运用零中频（亦称为zero-IF或ZIF）架构完成极高的集成度并明显削减体系中频率相关组件的数量。如图1中的AD9371功用框图所示，主接纳信号途径和主发送信号途径运用一个复数混频器级，在以本振 (LO) 频率为中心的射频 (RF) 和以直流为中心的基带之间进行转化。为了更好地了解ZIF收发器中运用的复数混频器，请参阅本文结尾引证的复数RF混频器相关文章。1
尽管凭仗这样的高集成度供给了许多优势，但ZIF无线电器材也带来了应战。复数混频器具有同相 (I) 信号和正交相 (Q) 信号。一旦这些信号的相位或起伏呈现任何不匹配，组合上变频的I信号和Q信号时会导致求和和消除功用下降。上面引证的文章中描绘了这一点。当发送所需信号时，不完美的消除会导致在该信号本振 (LO) 频率的相反侧呈现该信号的反相副本。这一信号副本被称为镜像，与其对应的所需信号比较，起伏更小。相同，当接纳所需信号时，所需信号的反相副本会呈现在该信号直流的相反侧。在其他架构（例如超外差架构）中，可以在中心级进行镜像滤波。ZIF架构的首要优势是去除了这些滤波器和中心混频器级，但这需求极佳的I和Q平衡才能将镜像起伏下降到可接受水平。
图2中经过简化的接纳信号途径示意图显现了这些不匹配与A、fC和φ指定的不匹配发作的方位。只要一条途径显现失配的相位，因为它是构成镜像的信号途径之间的不平衡，而不是信号途径的肯定增益和相位。因而，在一条途径中显现一切不平衡要素，这在数学上是正确的。图2所示的复数混频器也称为正交混频器，因为供给给混频器的两个LO信号互相正交。
图3例示了运用单音或接连波 (CW) 的有用信号以及因而构成的无用CW镜像。有用信号被下变频到频率ωC。假如正交平衡不完美，镜像将在频率为-ωC时呈现。镜像按捺比 (IRR) 是有用信号与无用镜像信号之差，用分贝 (dB) 表明。下降正交失配的方法被称为正交差错校对 (QEC)。
镜像起伏与增益和相位不匹配有关，联系式如下所示：
其间：
Δ = 起伏不平衡（用分贝 (dB) 表明，抱负值为1）
θ = 相位差错（费用 (°) 表明，抱负值为0）
等式1可得出二维矩阵，因为两个输入变量别离会导致镜像按捺功用下降。图4显现了该矩阵的一部分，其间穿过整个页面的轴是起伏不平衡，进入到页内的轴是相位不平衡，笔直的轴是镜像按捺（单位：dB）。例如，假如起伏差错为0.00195且体系需求完成76 dB的镜像按捺，则相位差错有必要优于0.01286°。即便在单个集成电路器材中，也很难经过操控影响I和Q匹配的一切要从来到达优于50 dB的镜像按捺。运用AD9371一般可完成76 dB的镜像按捺，这需求运用数字算法来操控模仿途径变量并在数字域中运用校对。
镜像对有用信号的影响
图5是一张简化图，显现了下变频之后波形以直流为中心的单载波景象。该波形的示例将是20MHz LTE下行链路OFDM信号的单一实例。如图5所示，负侧的一部分有用信号将在正侧具有镜像，反之亦然。在以直流为中心的单载波景象中，镜像在有用信号内（或其之上）并破坏了有用信号。
当接纳信号并随后解调该信号时，将存在若干信号损害。添加接纳信号途径本底噪声的热噪声便是一个比方。假如镜像在有用信号内，也会添加噪声。假如一切噪声源的总和过高，则无法对信号进行解调。单载波图和多载波图中所示的热噪底便是一个比方，它作为一个促进要素在这些评论中被疏忽了。
当运用AD9361的内部LO（适用于具有引荐功用的参阅时钟源）时，AD9361将在无噪底约束时完成约-40 dB的EVM。经过RF PLL的相位噪声将EVM约束在-40 dB。AD9361约50 dBc的镜像按捺功用意味着在图5所示的单载波景象中，仅靠镜像只能将EVM下降约0.5dB。这样低的EVM下降意味着收发器一般不是64-QAM（乃至更高）调制计划的约束要素。在这种单载波景象中，镜像总是比有用信号小50 dB左右，如图5所示。
图6显现了多载波的比方。图中的有用信号鄙人变频之后发作了直流失调。
每个有用信号的镜像经过直流反射并显现在频谱的相反侧。在该示例中，两个有用信号现已被下变频到相同的直流失调，有用信号1在正侧，有用信号2在负侧。需求留意的是，有用信号2的起伏比有用信号1的起伏低60 dB。两个载波具有不同起伏在多载波景象下层出不穷，假如来自两个移动电台的信号行进到同一基站时遇到不同量的途径损耗，便会发作上述状况。假如这两个移动电台与基站的间隔不同，或其间一个移动电台经过除另一个移动电台外的方针或在其周围发送信号时，或许发作这种状况。
有用信号2的起伏比有用信号1镜像的起伏低10dB。这表明有用信号2的信噪比为-10dB。即便运用的是最简略的调制技能，也很难完成解调。明显，需求更好的镜像按捺功用来应对这些状况。
图7显现相同的状况，但选用AD9371典型的接纳镜像按捺功用。
有用信号1镜像的起伏现在比有用信号2的起伏低15 dB。因而信噪比为15dB，足以运用各种调制计划来解调有用信号2。
可削减AD9361和AD9371中正交不平衡的技能
AD9361和AD9371都优化了模仿信号和LO途径，从本质上削减了正交不平衡。但如上所述，硅片可以带来的优点是有限的。数字校对可以将镜像按捺功用进步若干个数量级。
AD9361接纳器正交校准运用一种算法来剖析接纳到的整个数据频谱，从而在整个带宽上创立均匀校对。关于单载波用例和相对较窄的带宽（如20 MHz），该校对在方针带宽上会发生杰出的镜像按捺。这被称为非频率相关算法。该算法对接纳到的数据履行操作并实时更新。
AD9371在经过注入测试音进行初始化期间以及运用实践接纳到的数据进行操作期间运转接纳镜像按捺校准。这些更先进的校准可依据频率相关不平衡以及非频率相关不平衡进行调整。该算法会实时更新。AD9371选用更先进的算法和电路施行校对，在占用的信号带宽上的功用优于AD9361，两者之差约为25 dB。
本文介绍了运用接纳信号途径的正交不平衡的来源和影响，但ZIF收发器也有必要战胜发射信号途径中的相同问题。当信号途径或LO途径不平衡时，发射器的输出包括有用信号及其镜像。
关于发送信号途径，AD9361运用初始化校准来削减优化硬件规划供给的正交不平衡。初始化校准运用处于单一频率且选用单一衰减设置的CW信号音。该算法一般导致功耗比有用信号低50dB左右的镜像。另一种写入方法是-50 dBc（低于载波的分贝值）。在过温、宽带宽或不同衰减设置条件下运转或许会影响镜像水平。
AD9371运用散布在有用信号带宽上的多个内部生成的信号音进行初始发送途径校准，并确认跨多个发送衰减设置的校对系数。运转期间，发送信号途径盯梢校准运用实践发送的数据并定时更新校对系数。AD9371的镜像按捺功用优于AD9361（两者之差约为15 dB），而且在过温文衰减条件下以及占用的信号带宽上可表现这一优势。
详细的简化示例
到目前为止，依据本文所包括的全部内容，让咱们进行考虑试验，假定咱们正在构建一个体系，其间包括一个中心基站和多个客户端设备。为了简化示例，这一假定的体系在运转时会远离建筑物等可导致多途径的物体。基站将与掩盖区域半径可扩展到100米的客户端设备进行通讯，如图8所示。
该体系将在18 MHz的总带宽上运用多个一起发送的6 MHz宽载波。因而在这个体系中，一个客户端设备或许十分挨近基站，比方0.3米，而最远的客户端设备与基站之间的间隔当然便是100米。两者之间的自由空间途径损耗差约为50dB。别的假定基站基带处理器可以丈量接纳功率，然后告诉客户端将发射功率添加或削减高达10 dB。邻近的客户端将削减10dB的发射功率，而最远端的客户端将以全功率发射。基站的接纳功率因而下降10 dB，构成40 dB的整体电位差，如图9所示。显现的两个载波表明上述最差状况。为了清楚起见，省掉了可以驻留在两个有用信号之间的可选载波。
在这个体系中，假定基站和客户端运用相同的收发器。假如运用AD9361，发送镜像的起伏或许比有用信号的起伏低50 dB左右。接纳器也将添加相似的镜像功率。两个正交不平衡组合起来构成比有用信号低47 dB左右的镜像。
假如AD9371用于链路的两头，则发送镜像的起伏一般会下降65 dB，而且接纳器会使镜像比有用信号低75 dB。将这两者相加，可以得到比有用信号低64.5 dB左右的总镜像。图10显现了两种成果。
在这个简化的示例中，咱们只考虑镜像的影响，而疏忽对SNR的影响，如热噪声、相位噪声和非线性度。其间，AD9361可完成约7dB的SNR，而AD9371则可完成约24.5dB的SNR。假如在该体系中运用64-QAM等杂乱调制计划，AD9371或许因为整体体系SNR要求而成为最佳挑选。假如运用QPSK等更简略的调制计划，那么挑选AD9361即可，满足要求捉襟见肘。在基带处理器中运用的技能将确认解调信号所需的实践体系SNR。当然，从这个考虑试验转向一个真实的体系，有必要考虑热噪声等曾经疏忽的影响。
定论
之前给出的两个收发器正交校对算法的图示和描绘会集在接纳信号途径上。因为相同的原因，搅扰镜像的影响也适用于发送途径。坐落较小载波之上的发送镜像关于接纳信号的基站来说相同费事。
描绘收发器用以下降镜像水平的技能的部分显现了两个不同器材系列完成的量化差异。随后咱们依据上述详细示例进行体系规划，并将规划决议计划规模缩小到一些简略的与解调接纳信号所需的SNR相关问题。尽管AD9371系列的镜像功用总是优于AD9361系列，可是AD9371系列的功耗更高而且运用高速串行接口，这就要求体系工程师可以检查规划的各个方面，并为其运用找到最佳解决计划。
参阅电路
1 Frizelle, Dave and Frank Kearney. “复数RF混频器、零中频架构及高档算法：下一代SDR收发器中的黑魔法.” 《模仿对话》，第51卷，2017年。
