直交IF変調ADMV1013の動作

低エラー・レート広帯域SDR入門

ADMV1013の基本構造と役割

今回採用したキー・デバイスはADMV1013で，mmcon1やmmcon2でも同じものを使用しています． このデバイスはアナログ直交変調器であり，直交IF変調を実現する重要な役割を果たします． なぜアナログ直交変調器を使うのかは技術的に重要なポイントです． 構造としては，IF入力ポートと，別にベースバンドのI/Q入力ポートがあり，それぞれ切り替えが可能です． 外観上は一体に見えますが，内部的には切り替え仕様で動作します．

IF信号の扱いと変調のしくみ

ミキサ部では，入力された信号が差動ミキサに注入されます． ここで信号はIチャネルとQチャネルにわかれます． ベースバンド側のQチャネルは差動信号として入るタイプと，シングルエンドのIF信号として入るタイプがあります． 本システムではIF信号を使用しています． IF信号の場合，動作帯域は少し狭まり，0.8GHzから6GHzまでです． この帯域はバラン性能の影響を受けますが，十分に広い範囲です． この範囲内の信号は無線機やUSRPのようなSDR機器から入力され，ミキシング・アンプによって24GHzから44GHzの高周波に変換されます．

ローカル信号とフィルタリング，信号監視

ローカル信号は外部入力で供給され，差動信号として4倍されます． 内蔵されている4段階のフィルタ・バンクでスプリアスの抑制を行い，最適なフィルタを選択可能です． ミキシング後のI/Q信号は可変ゲイン・アンプ（VGA）を経てレベル調整されます． ここから信号のエンベロープが取り出され，アナログ的にパワーの波形監視が可能です． このエンベロープは復調波ではなく，信号のパワー・レベルを正確に示します． この機能により，信号の状態をリアルタイムで監視できます．

ADMV1013の特徴と活用ポイント

1. IF入力とベースバンド入力の切り替え機能がある
2. 動作帯域は0.8GHzから6GHzと広い
3. 4段階の内蔵フィルタでスプリアスを抑制できる
4. ミキシング・アンプで24GHzから44GHzへ変換する
5. 可変ゲイン・アンプによるレベル調整機能がある
6. エンベロープ抽出で信号パワーの監視が可能

〈著：ZEPマガジン〉

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著者紹介

• 1990年　無線通信機器メーカで設計開発．その後，計測器メーカでRF測定機器，半導体試験装置の設計開発
• 2017年　フリーランスエンジニアとして独立，無線通信機器やSDR機器の受託開発
• 2019年　株式会社ラジアンとして法人化，現在に至る

著書

1. ソフトウェア制御フェーズドアレイ・ミリ波モジュール“mmCon3”誕生［Vol.1　分散型マルチビーム無線機のハードウェア］，ZEPエンジニアリング．
2. ソフトウェア制御フェーズドアレイ・ミリ波モジュール“mmCon3”誕生［Vol.2　1エレメント1モジュール独立分散型の理由］，ZEPエンジニアリング．
3. ソフトウェア制御フェーズドアレイ・ミリ波モジュール“mmCon3”誕生［Vol.3　ソフトウェアによるマルチビーム制御の実験］，ZEPエンジニアリング．
4. ソフトウェア制御フェーズドアレイ・ミリ波モジュール“mmCon3”誕生［Vol.4　非接触共振カプラによるアレイ・チャネル拡張］，ZEPエンジニアリング．
5. ［Webinar/KIT/data］Arm M4/M7/DSP×500MHz！STM32H7ハイスペック計測通信Module開発，ZEPエンジニアリング．
6. 高感度受信！ソフトウェア無線機の心臓部“Root-Raised Cosine Filter”の設計，ZEPエンジニアリング．
7. 超長距離無線LoRaからローカル5Gまで！GNU Radio×USRPで作るソフトウェア無線機，ZEPエンジニアリング．
8. 自宅で設計・開発！USBミクスト・シグナル・アナライザ Analog Discovery Pro 3000 誕生，ZEPエンジニアリング．
9. 高精度基準搭載＆1GSPS広帯域！プロ用USBマルチ測定器 ADP5250誕生，ZEPエンジニアリング．
10. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.1]，ZEPエンジニアリング．
11. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.2]，ZEPエンジニアリング．
12. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.3]，ZEPエンジニアリング．
13. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.4]，ZEPエンジニアリング．
14. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.5]，ZEPエンジニアリング．
15. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.6]，ZEPエンジニアリング．
16. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.7]，ZEPエンジニアリング．
17. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.8]，ZEPエンジニアリング．
18. 5G時代の先進ミリ波ディジタル無線実験室[Vol.9]，ZEPエンジニアリング．
19. GNU Radio×USRPで作るソフトウェア無線機，ZEPエンジニアリング．
20. ［KIT］ミリ波5G対応アップ・ダウン・コンバータ MkⅡ【z-mmcon2】（mz-mmcon1後継機），ZEPエンジニアリング．
21. ［KIT］ミリ波5G対応アップ・ダウン・コンバータ【mz-mmcon1】（生産終了，後継機 z-mmcon2），ZEPエンジニアリング．
22. ［KIT］実験用28GHzミリ波パッチ・アンテナ【mz-mmant1】，ZEPエンジニアリング．
23. ［KIT］実験用800M～6GHz 広帯域90°ハイブリッド【mz-qhybrid】，ZEPエンジニアリング．
24. ［KIT］実験用27.5G-29.5GHzバンド・パス・フィルタ【mz-mmbpf1】，ZEPエンジニアリング．
25. ［VOD/KIT］GPSクロック・ジッタ・クリーナ【z-pptgen-on1】，ZEPエンジニアリング．

参考文献

1. ［VOD］MATLAB/Simulink×FPGAで作るUSBスペクトラム・アナライザ，ZEPエンジニアリング．
2. ［VOD/KIT］3GHzネットアナ付き！RF回路シミュレーション＆設計・測定入門，ZEPエンジニアリング．
3. ［VOD/KIT］3GHzネットアナ付き！初めてのIoT向け基板アンテナ設計，ZEPエンジニアリング．
4. ［VOD/KIT］初めてのソフトウェア無線＆信号処理プログラミング 基礎編/応用編，ZEPエンジニアリング．
5. ［VOD］Pythonで学ぶ マクスウェル方程式 【電場編】＋【磁場編】，ZEPエンジニアリング．