具有可擴展功率和性能的收發(fā)器：關鍵任務通信解決方案

本文討論ADRV9001，這是ADI公司最新一代軟件定義無線電（SDR）收發(fā)器單芯片集成電路（IC），旨在為許多衛(wèi)星、軍事、陸地移動、公用事業(yè)基礎設施和蜂窩關鍵任務通信提供可擴展的功率和性能。本文首先介紹了ADRV9001中三個用戶定義的省電選項，包括元件級、通道級和IC系統(tǒng)級。然后進一步討論一種稱為監(jiān)控模式的獨特系統(tǒng)特性，該模式不僅可以為ADRV9001本身節(jié)省功耗，還可以使用戶降低基帶集成電路（BBIC）的工作功耗，從而實現(xiàn)最佳的整體系統(tǒng)節(jié)能目標。本文還演示了每個節(jié)能選項的功耗節(jié)省，并詳細說明了相關的性能權衡。通過徹底了解這些權衡，可以確定最佳的系統(tǒng)節(jié)能策略，以實現(xiàn)最佳功耗和令人滿意的系統(tǒng)性能。

介紹

ADRV9001是高度敏捷、用戶可配置的新一代SDR IC收發(fā)器系列的一部分。它通過一組先進的系統(tǒng)功能（如多芯片同步 （MCS）、數(shù)字預失真 （DPD）、動態(tài)配置文件切換 （DPS） 和快速跳頻 （FFH） ）提供最先進的射頻性能。該 IC 支持頻分雙工 （FDD） 和時分雙工 （TDD） 操作，射頻頻率范圍從 30 MHz 到 6 GHz，涵蓋超高頻 （UHF）;甚高頻;工業(yè)、科學和醫(yī)療 （ISM）;和蜂窩頻段。它可以處理窄帶（低至 12 kHz）和寬帶（高達 40 MHz）信號，采樣速率幾乎連續(xù)，從 24 kSPS 到 61.44 MSPS。

它具有所有這些功能，非常適合作為跨許多不同任務關鍵型應用程序使用的平臺。ADI公司的合作伙伴已經(jīng)開發(fā)了幾種通用模塊系統(tǒng)（SOM），如Alciom、Epiq Solutions、NextGen RF Design和Vanteon Wireless Solutions。SOM產(chǎn)品面向任務關鍵型通信，包括工業(yè)自動化和高級計量應用。它們具有相同的屬性，即通過該 IC 實現(xiàn)性能、功耗、尺寸和成本之間的完美平衡。圖1顯示了在組件、通道和系統(tǒng)級別提供的主要節(jié)能選項。注意：ADRV9001系列中的不同收發(fā)器變體可能具有不同的通道數(shù)和不同的系統(tǒng)特性，圖1對此進行了簡化。

圖1.ADRV9001三個不同級別的節(jié)能選項的高級示意圖。

如圖1所示，以紫色突出顯示的組件級節(jié)能選項主要涉及模數(shù)轉換器（ADC）、RF PLL、基帶（BB）PLL、模擬發(fā)射低通濾波器（Tx LPF）和接收低通濾波器（Rx LPF）等組件。與大多數(shù)傳統(tǒng)收發(fā)器不同，ADRV9001為I和Q數(shù)據(jù)路徑提供一對高性能（HP）和低功耗（LP）ADC，供用戶選擇。對于每個組件，都提供了多個節(jié)能選項。一對發(fā)射和接收通道的通道級節(jié)能選項以紅色突出顯示。這是專門為TDD應用設計的，其中發(fā)送和接收操作是相互時間復用的。因此，當一個通道運行時，另一個通道處于空閑狀態(tài)，可以斷電。通過要求不同的喚醒時間來恢復操作，提供不同級別的通道節(jié)能方案。系統(tǒng)級節(jié)能選項以綠色突出顯示;這些可用于為某些預期長時間不活動的應用（例如數(shù)字移動無線電 （DMR） 手機系統(tǒng)）實現(xiàn)更多的節(jié)能。1

除了所有這些省電選項外，該收發(fā)器還具有監(jiān)控模式，允許ADRV9001和BBIC在系統(tǒng)空閑時間段內(nèi)進入睡眠狀態(tài)。在睡眠期間，ADRV9001可以定期喚醒一個接收通道以執(zhí)行信號檢測。因此，它可以減輕BBIC的信號檢測責任，并允許它在整個空閑時間段內(nèi)休眠，以實現(xiàn)最佳的整體系統(tǒng)節(jié)能目標。

在以下部分中，將深入討論所有省電選項和監(jiān)視模式。通過徹底了解相關的性能權衡，設計工程師可以探索所有潛在的節(jié)能可能性，以控制功耗，同時保證令人滿意的系統(tǒng)性能。

組件級節(jié)能

在器件初始化階段，通過軟件開發(fā)套件 （SDK） 提供的應用程序編程接口 （API） 配置單個硬件組件，可以輕松實現(xiàn)組件級節(jié)能。圖 2 顯示了提供多種節(jié)能選項的主要硬件組件，包括 ADC、RF PLL、BB PLL、接收 LPF 和傳輸 LPF。要正確配置這些組件，了解性能權衡至關重要。

圖2.ADRV9001 元件級節(jié)能選項。

ADRV9001提供在HP ADC和LP ADC之間進行選擇的選項。HP ADC 基于連續(xù)時間 Σ-Δ （CTSD） 架構，寬度為 5 位。LP ADC 基于壓控振蕩器 （VCO） 架構，寬度為 16 位。HP和LP ADC的動態(tài)范圍（滿量程至熱噪聲）性能相似，但線性度性能不同。2圖 3 比較了 HP ADC 和 LP ADC 的輸入三階交調(diào)截點 （IIP3） 和輸入二階交調(diào)截點 （IIP2） 性能。它使用兩個連續(xù)波 （CW） 音調(diào)（頻率間隔為 1 MHz）在室溫和最大接收器增益下使用寬帶配置文件進行測量。注意：x 軸代表第一個音調(diào)（較低頻率）的基帶頻率，第二個音調(diào)頻率比第一個音高 1 MHz。

圖3.ADRV9001 HP ADC 和 LP ADC 之間的線性度性能比較。

如圖3所示，HP ADC和LP ADC均表現(xiàn)出高線性度性能。HP ADC 通過消耗更多功率，使用 IIP2 可實現(xiàn)約 12 dB 的性能，使用 IIP3 可實現(xiàn) 6 dB 的性能。對于HP ADC和LP ADC，用戶可以進一步選擇高、中或低ADC采樣率。選擇較高的采樣率可提高噪聲性能;此外，它降低了抗混疊濾波器設計中對過渡帶清晰度的要求，但代價是以更快的速率處理數(shù)據(jù)消耗更多功率。

收發(fā)器包含兩個RF PLL，每個PLL驅動自己的本振（LO）發(fā)生器。提供兩種LO發(fā)生器選項，以實現(xiàn)最佳相位噪聲性能或最佳功耗性能。最佳功耗模式通過略微犧牲相位噪聲性能來消耗更少的功率。注意：最佳相位噪聲性能選項僅適用于LO頻率小于1 GHz的情況。對于每種模式，提供三種不同的功耗選項，具有不同的LO輸出擺幅電平。擺幅越大，相位噪聲性能越好，但功耗越高。

BB PLL生成所有與基帶和數(shù)據(jù)端口相關的時鐘。與ADC類似，還提供HP BB PLL和LP BB PLL選項。HP BB PLL 的可編程頻率范圍為 7.2 GHz 至 8.8 GHz，而 LP BB PLL 的可編程范圍為 3.3 GHz 至 5 GHz。HP BB PLL 在生成時鐘方面具有更大的靈活性，以支持更廣泛的采樣速率。當信號采樣率大于 53.33 MHz 時，必須使用 HP CLK PLL 進行。LP BB PLL在支持某些采樣率方面存在局限性，但功耗較低。

接收LPF通過支持5 MHz至50 MHz的可變帶寬來衰減帶外信號。它還將基帶信號電流轉換為電壓。它可以在跨阻放大器（TIA）模式下配置為一階單極點濾波器，或在雙二階（BIQ）模式下配置為傳遞函數(shù)中具有兩個復極點的二階濾波器。雖然兩種模式的帶內(nèi)性能相似，但與一階TIA模式相比，二階BIQ模式實現(xiàn)了額外的帶外衰減。圖4比較了這兩個濾波器在不同f1dB配置下的仿真頻率響應。選擇二階LPF比一階模式消耗更多的功率。除此之外，二階LPF的帶內(nèi)噪聲比一階LPF高約2.5 dB。對于一階和二階模式，用戶可以通過犧牲噪聲和線性度性能，進一步選擇高、中或低三種不同的功耗水平。

圖4.不同LPF f1dB配置下的一階和二階Rx LPF頻率響應。

發(fā)射LPF是一種二階巴特沃茲濾波器，用于衰減數(shù)模轉換器（DAC）的采樣鏡像。它還將來自DAC的電流轉換為電壓，并通過對輸出進行低通濾波來重建模擬頻譜。與接收LPF類似，它以線性度性能為代價，提供高、中或低三種功耗水平選項。

通常，可以通過將所有組件配置為最高功耗選項來實現(xiàn)最佳性能。對于FDD 1T1R LTE 20 MHz配置文件，通過在發(fā)射和接收通道均處于活動狀態(tài)時配置最高功耗選項，ADRV9001的總功耗約為1800 mW。注意：即使使用相同的配置，測量結果也可能因硬件和溫度而異。表 1 顯示了通過配置不同的節(jié)能選項實現(xiàn)的節(jié)能量。在此 1T1R LTE 20 MHz 配置文件中，接收通道 1 和發(fā)射通道 1 均已啟用，LO 配置為 900 MHz。 注意：表 1 每行中的數(shù)字顯示了僅啟用此單個節(jié)能選項的相對節(jié)能量（以 mW 為單位）。例如，使用具有中等時鐘速率的 HP ADC 可節(jié)省約 72 mW，而啟用所有最高功耗選項后的最高功耗約為 1800 mW。

根據(jù)表1，如果應用對性能要求放寬，通過為每個組件選擇最低功耗選項，使用此配置文件可以實現(xiàn)約480 mW的總功耗節(jié)省。注意：組件級節(jié)能選項主要是靜態(tài)的，這意味著一旦在設備初始化階段配置，就無法動態(tài)更改它們。一個例外是在 HP ADC 或 LP ADC 之間進行選擇，這允許通過 API 命令即時更改。

另一個值得一提的靜態(tài)節(jié)能選項與其電源域之一的配置有關。ADRV9001需要五個不同的電源域：1 V數(shù)字（VDD_1P0）、1.8 V數(shù)字（VDD_1P8）、1 V模擬（VDDA_1P0）、1.3 V模擬（VDDA_1P3）和1.8 V模擬（VDDA_1P8）。其中，用于為所有發(fā)射和接收通道LO電路供電的VDDA_1P0是可選的。該域可以使用內(nèi)部低壓差（LDO）穩(wěn)壓器供電，該穩(wěn)壓器產(chǎn)生所需的1 V電壓?；蛘?，可以通過旁路部分ADRV9001內(nèi)部LDO穩(wěn)壓器從外部供電，通過關閉LDO穩(wěn)壓器并應用更高效率的外部電源來實現(xiàn)更多的節(jié)能。3注意：本文中執(zhí)行的所有測量都使用內(nèi)部LDO穩(wěn)壓器為VDDA_1P0電源域上電。

通道級節(jié)能

與靜態(tài)組件級節(jié)能不同，通道級節(jié)能是動態(tài)的。它專為 TDD 操作而設計。如圖5所示，在TDD中，發(fā)送和接收操作是相互時間復用的。當一個通道處于活動狀態(tài)時，另一個通道處于空閑狀態(tài);因此，可以將其關斷以降低功耗。與組件級節(jié)能不同，它不會因關閉空閑通道而造成任何性能損失，但喚醒以恢復正常運行需要更多時間。

上電和關斷通道的一種方法是分別使用通道使能信號（TX_ENBALE/RX_ENABLE）上升沿和下降沿。如圖5所示，關斷通道在相應的使能信號上升沿開始喚醒，需要一些時間才能完全工作。如果更多通道組件斷電，則需要更長的喚醒時間。用戶應評估所需的喚醒時間是否能夠滿足TDD應用中的發(fā)射和接收通道轉換時序要求。

圖5.常規(guī)TDD操作中的通道級節(jié)能。

提供三種不同的通道級節(jié)能模式：模式 0、模式 1 和模式 2。每個更高的模式都需要更長的喚醒時間，從而關斷額外的通道相關組件。表2總結了這三種模式，以及不同RF PLL校準模式和RF PLL參考時鐘速率下所需的近似喚醒時間。

如表2所示，更高的通道級省電模式會關斷額外的通道組件，但會延長喚醒時間。默認情況下，如果用戶未配置其他模式，則始終啟用通道省電模式 0。當通道空閑時，它會關斷模擬和數(shù)字數(shù)據(jù)路徑組件，如混頻器、轉換器、濾波器等。在模式0中，只能使用RX_ENABLE和TX_ENABLE信號來觸發(fā)上電和關斷。喚醒時間很短，約為 4.5 μs。通道省電模式 1 進一步關斷通道的內(nèi)部 PLL。當PLL上電時，必須重新校準，因此PLL喚醒時間包括PLL上電時間和PLL校準時間。ADRV9001提供兩種PLL校準模式：正常模式和快速模式。快速模式不能像普通模式那樣保證在整個溫度范圍內(nèi)鎖定，但當通道短時間保持在特定頻率時，它更合適。如表2所示，快速模式比普通模式花費更少的校準時間;因此，PLL可以更快地喚醒。此外，較高的RF PLL參考時鐘速率也縮短了PLL校準時間。通道級省電模式 2 進一步關斷 PLL LDO 穩(wěn)壓器和通道 LDO 穩(wěn)壓器。它增加了一個固定的喚醒時間來接通LDO穩(wěn)壓器。注意：表2所示的喚醒時間測量是在ADRV9001標準系統(tǒng)時鐘速率184.32 MHz下進行的。當使用具有任意采樣速率的自定義配置文件時，系統(tǒng)時鐘速率可能會發(fā)生變化，從而相應地調(diào)整PLL上電時間（較低的系統(tǒng)時鐘速率將增加所需的PLL上電時間）。用戶可以從ADRV9001收發(fā)器評估軟件（TES）檢索系統(tǒng)時鐘信息。

模式 1 和 2 可由RX_ENABLE觸發(fā)，TX_ENABLE信號上升沿與模式 0 相同。在一對發(fā)射和接收通道共享相同的內(nèi)部PLL及其LDO穩(wěn)壓器的情況下，當一個通道處于活動狀態(tài)時，模式1和2實現(xiàn)的節(jié)能受到限制，因為PLL及其LDO穩(wěn)壓器必須上電。當兩個通道都處于空閑狀態(tài)時，可以實現(xiàn)更高的節(jié)能效果。與模式0不同，模式1和模式2也可以由預分配的數(shù)字通用輸入/輸出（DGPIO）引腳觸發(fā)。但是，一個DGPIO引腳在兩個通道上電和關斷。因此，DGPIO引腳方法只能在發(fā)射和接收通道都空閑時使用。

圖6顯示了使用DGPIO引腳觸發(fā)省電模式1或模式2的示例。在此示例中，整個TDD時間段分為多個時間范圍，每個時間范圍由四個時隙組成。第一個是發(fā)送時隙，后跟兩個空閑時隙，最后一個是接收時隙。默認情況下，模式 0 始終處于啟用狀態(tài)，這將關閉空閑通道的電源。但是，在空閑時隙 2 和 3 期間，發(fā)送和接收通道都處于空閑狀態(tài);因此，DGPIO引腳方法可用于觸發(fā)省電模式1或模式2，其實現(xiàn)比僅模式0更大的節(jié)能。

圖6.使用 DGPIO 通過模式 1 或模式 2 觸發(fā)通道級節(jié)能的示例。

需要強調(diào)的是，DGPIO引腳方法應始終觸發(fā)比RX_ENABLE和TX_ENABLE信號更高的通道級省電模式，如圖6所示的示例所示。DGPIO引腳方法有助于在模式1和模式2由于發(fā)射和接收通道轉換時間不足而無法由RX_ENABLE和TX_ENABLE信號觸發(fā)的情況下實現(xiàn)更多的節(jié)能。

在某些TDD應用中，一個通道可能被初始化，但長時間不使用。在這種情況下，為用戶提供了一個API命令，用于關斷未使用的通道，類似于模式2（關斷其數(shù)據(jù)路徑、PLL和LDO穩(wěn)壓器）。這會將未使用的通道移動到休眠狀態(tài)。在通道開始運行之前，用戶可以使用另一個 API 命令為其通電。這可確保為未使用的通道實現(xiàn)最佳的通道級節(jié)能。有關通道/系統(tǒng)狀態(tài)的更多討論將在后面的部分中介紹。

為了演示通過三種不同的通道級節(jié)能模式實現(xiàn)的節(jié)能，采用了具有24 kSPS的DMR配置文件。在DMR手機系統(tǒng)中，電池壽命是決定用戶體驗的關鍵因素之一。通電后，DMR 手機在三種不同的狀態(tài)之間切換：發(fā)送、接收和空閑。典型的周期情況表示為 5-5-90，這意味著手機大約 5% 的時間用于發(fā)送，5% 的時間用于接收，90% 的時間用于空閑。通常，具有5-5-90循環(huán)案例的電池壽命數(shù)據(jù)需要作為重要的系統(tǒng)參數(shù)在DMR手機數(shù)據(jù)手冊中發(fā)布。1

由于功耗對于DMR應用至關重要，因此在組件級別采用最佳的節(jié)能選項。此外，對于一對發(fā)射和接收通道，僅使用一個PLL。由于ADRV9001接收器使用中頻（IF）模式，而發(fā)射器使用零中頻模式，因此當一個通道切換到另一個通道時，PLL會重新調(diào)諧。

圖7.通用 DMR TDD 定時配置，用于使用通道級省電模式進行功耗測量。

圖7描述了一般的TDD時序配置。T德克薩斯州和 T接收分別代表發(fā)射和接收活動時間。T空閑1和 T閑置2閑暇時間站著。為簡單起見，未指示喚醒時間，因為與通道活動和空閑時間相比，喚醒時間通常要短得多;因此，它在功耗計算中微不足道。

表3顯示了T期間測得的功耗德克薩斯州/ 7接收和空閑時間 （T空閑1/T閑置2） 的通道級省電模式 0、1 和 2。在此測量中，LO配置為900 MHz。

通過了解不同時間段的功耗，平均功耗可以進一步計算為：

考慮到典型的 5-5-90 DMR 用例，使用模式 2 的平均功耗可以計算為 580 × 5% + 502 × 5% + 173 × 90%，約為 210 mW。

如表3所示，模式1和模式2在空閑期間可節(jié)省更多功耗，因為PLL及其相關LDO穩(wěn)壓器可以斷電。但在通道活動時間（發(fā)送或接收）期間，PLL及其LDO穩(wěn)壓器無法斷電，因為它們在兩個通道之間共享;因此，僅關斷空閑通道相關組件（如通道LDO穩(wěn)壓器）的節(jié)能非常有限。

系統(tǒng)級節(jié)能

如上一節(jié)所述，通道級省電模式可關斷與通道相關的組件，如數(shù)據(jù)路徑、RF PLL和LDO穩(wěn)壓器。在發(fā)送和接收通道都空閑的情況下，例如在圖6中描述的場景中，系統(tǒng)級組件可以進一步斷電以實現(xiàn)額外的節(jié)能。這些系統(tǒng)級組件包括時鐘PLL、轉換器LDO穩(wěn)壓器、時鐘PLLLDO穩(wěn)壓器以及Arm處理器及其存儲器。與通道級省電模式類似，提供三種系統(tǒng)級省電模式，其中更多模式用于關斷其他系統(tǒng)組件，如表4所示。?

如表 4 所示，除模式 1 外，模式 3 還關斷 CLK PLL，模式 4 除模式 2 外，還關斷 CLK PLL、轉換器 LDO 穩(wěn)壓器和 CLK PLL LDO 穩(wěn)壓器。除了模式 4 之外，模式 5 還會進一步關閉 Arm 設備及其內(nèi)存的電源。同樣，關閉更多組件的電源會導致更長的喚醒時間。在模式5中，為所有組件上電大約需要3.2 ms。

與通道級省電不同，系統(tǒng)級省電必須由DGPIO引腳觸發(fā)。圖8顯示了一個示例，說明如何在TDD操作的不同時間段內(nèi)結合使用通道級節(jié)能和系統(tǒng)級節(jié)能來實現(xiàn)更好的節(jié)能。

圖8.結合使用通道級和系統(tǒng)級節(jié)能的示例。

在此示例中，在發(fā)送和接收操作交替的時間段內(nèi)，用戶可以通過使用RX_ENABLE和TX_ENABLE信號來選擇盡可能高的通道省電模式。在沒有通道工作的長時間空閑期間，用戶可以采用DGPIO引腳來觸發(fā)最高的系統(tǒng)級省電模式，從而允許關斷其他系統(tǒng)組件。與僅通道級節(jié)能相比，這有助于實現(xiàn)更好的節(jié)能效果。與通道級省電模式1和模式2中的DGPIO引腳方法類似，系統(tǒng)級省電中的DPGIO引腳方法只能在TX_ENABLE和RX_ENABLE信號都很低時才使用。

表5顯示了圖7所示DMR用例的功耗，當一個通道處于活動狀態(tài)時，使用省電模式2，當兩個通道空閑時，使用三種不同的系統(tǒng)級省電模式。

與表3相比，在空閑時間段內(nèi)，很明顯，使用系統(tǒng)級省電模式可以節(jié)省更多電量。對于相同的 5-5-90 DMR 用例，使用模式 5 的平均功耗進一步降低，可以計算為 580 × 5% + 502 × 5% + 35 × 90% = 86 mW。

監(jiān)控模式

在前面的部分中，討論了三個不同級別的節(jié)能選項。為了在系統(tǒng)中實現(xiàn)最佳節(jié)能效果，僅降低ADRV9001的功耗可能還不夠。理想情況下，在較長的空閑期間，當所有主要組件都可以斷電時，可以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的最佳節(jié)能效果。為了實現(xiàn)這一目標，該器件提供了一種監(jiān)控模式，允許ADRV9001和BBIC在整個空閑時間段內(nèi)進入深度睡眠狀態(tài)，但一個接收通道除外，該通道可以選擇喚醒以定期執(zhí)行信號檢測。找到有效信號后，ADRV9001會立即喚醒BBIC。這減輕了BBIC的信號檢測責任，并允許它（以及由BBIC控制的系統(tǒng)中的其他電路）在整個空閑時間段內(nèi)休眠，以實現(xiàn)最高的整體系統(tǒng)節(jié)能。

圖9顯示了ADRV9001的簡化狀態(tài)圖，以及它如何在正常工作模式和監(jiān)控模式之間轉換。

圖9.ADRV9001在正常工作模式和監(jiān)控模式下的狀態(tài)圖。

如圖9所示，在正常工作模式下，ADRV9001上電后，它會自動進入待機狀態(tài)，在此期間用戶可以配置組件級省電選項。如果初始化成功，待機狀態(tài)將切換到校準狀態(tài)。如前所述，在此狀態(tài)下，可以使用 API 命令關閉未使用的通道（盡管已初始化），以從校準就緒子狀態(tài)移動到休眠子狀態(tài)。從校準狀態(tài)開始，無線電命令進一步啟動通道以準備發(fā)射和接收操作，并且所有通道都切換到啟動就緒子狀態(tài)。注意：此子狀態(tài)等效于默認通道級省電模式 0。當通道使能信號開啟時，通道進一步移動到RF_ON狀態(tài)以開始操作。如前所述，在TDD操作期間，可以使用通道級省電模式關閉空閑通道。如果使用省電模式 0，它將空閑通道從RF_ON狀態(tài)移動到啟動就緒子狀態(tài)。如果使用省電模式 1 或模式 2，則會將空閑通道從 RF_ON 移動到啟動的關斷子狀態(tài)。

從正常操作模式到監(jiān)控模式的轉換由 BBIC 在檢測到長時間空閑時間段的開始后啟動。在監(jiān)控模式下，BBIC 根據(jù) BBIC 設置的配置采用系統(tǒng)級省電模式 3、模式 4 或模式 5。ADRV9001和BBIC均進入睡眠狀態(tài)，但一個ADRV9001接收通道可以選擇喚醒以定期執(zhí)行信號檢測。當找到有效信號時，ADRV9001將喚醒BBIC，BBIC將進一步禁用監(jiān)控模式以恢復正常工作。

如圖 9 所示，監(jiān)視模式由三種不同的狀態(tài)組成：睡眠、檢測和已檢測。睡眠和檢測周期通過定時器控制。當時間結束時，如果沒有檢測到有效信號，一個狀態(tài)將過渡到另一個狀態(tài)。BBIC 確定計時器以及應從哪種狀態(tài)監(jiān)視器模式開始。如果在檢測狀態(tài)期間檢測到有效信號，ADRV9001將立即轉換到檢測狀態(tài)并喚醒BBIC。然后，BBIC禁用監(jiān)控模式，ADRV9001切換回正常工作模式。與系統(tǒng)級省電模式一樣，監(jiān)控模式的啟動由DGPIO引腳觸發(fā)，因為從根本上說，這兩者非常相似，只是監(jiān)控模式包含信號檢測功能。事實上，ADRV9001可以通過API命令在系統(tǒng)級省電模式和監(jiān)控模式之間動態(tài)切換。

圖10描述了ADRV9001和BBIC監(jiān)控模式下發(fā)生的詳細時序事件。當BBIC置位監(jiān)控模式DGPIO引腳時，BBIC將開始休眠，ADRV9001將等待可配置的初始延遲，然后使用配置的定時器進入睡眠檢測模式。ADRV9001可以在初始延遲期間執(zhí)行信號檢測，以確保在進入睡眠狀態(tài)之前不存在信號。ADRV9001的睡眠檢測模式會持續(xù)下去，直到檢測到有效信號。然后，ADRV9001喚醒BBIC并開始緩沖有效接收數(shù)據(jù)，以確保BBIC在睡眠期間不會丟失任何有效數(shù)據(jù)。BBIC完全喚醒后，它使接收通道能夠首先以預配置的更高接口數(shù)據(jù)速率檢索所有緩沖數(shù)據(jù)。然后，它進一步禁用監(jiān)視模式以恢復正常運行。注意：BBIC可以將檢測定時器設置為0，這樣ADRV9001就不會執(zhí)行任何信號檢測，相反，當找到有效信號時，BBIC將通過隨時取消對DGPIO引腳的解置來執(zhí)行信號檢測并終止監(jiān)控模式。

圖 10.監(jiān)控模式下ADRV9001和BBIC的時序事件。

ADRV9001提供多種信號檢測方法，以適應不同的無線電標準，包括接收信號強度指示器（RSSI）、同步（SYNC）和快速傅里葉變換（FFT）。RSSI方法將接收信號電平與閾值進行比較，以確定有效信號，因此可用于任何類型的無線電標準。SYNC 方法檢測 DMR 標準定義的特定同步信號模式。FFT方法僅適用于使用FSK調(diào)制方案的標準。因此，除DMR之外，對使用監(jiān)控模式?jīng)]有限制。

表6顯示了圖7所示DMR用例在空閑時間段內(nèi)，在監(jiān)控模式下利用不同的系統(tǒng)級省電模式在睡眠狀態(tài)和檢測狀態(tài)期間的功耗。

根據(jù)睡眠和檢測狀態(tài)的計時器配置，可以確定監(jiān)視模式期間的平均功耗。雖然ADRV9001在檢測狀態(tài)下執(zhí)行檢測的功耗高于睡眠狀態(tài)，但它允許BBIC在整個空閑時間段內(nèi)休眠，從而可以提高系統(tǒng)整體功耗。

通過 TES 進行功耗評估

本文介紹的所有功耗測量均通過ADRV9001 TES和ADRV9001評估板（EVB）執(zhí)行。有關TES和EVB的更多信息，請訪問ADRV9002產(chǎn)品頁面。賽靈思 ZC706 和 ZCU102 FPGA 板均受 TES 支持。?3包括監(jiān)控模式在內(nèi)的所有節(jié)能選項都可以在TES中配置，如圖11所示。

圖 11.TES中的節(jié)能選項和電源監(jiān)控模式配置。

一目了然的省電配置頁面非常易于使用。為了幫助用戶進一步評估功耗，ADRV9001 EVB配備了功率監(jiān)控芯片，用于實時監(jiān)控和測量功耗。不同電源域的詳細功耗可以以30秒的間隔顯示在TES中，如圖12所示，這是一個強大的可視化工具，可以動態(tài)評估不同通道狀態(tài)下的電源性能。良好的測量精度可以在±2.5%的誤差容限范圍內(nèi)。

圖 12.使用TES的功耗實時顯示。

結論

如本文所述，ADRV9001收發(fā)器系列在元件、通道和系統(tǒng)級別以及監(jiān)控模式下提供多種節(jié)能選項，能夠為許多任務關鍵型應用實現(xiàn)可擴展的功耗和性能。了解每個節(jié)能選項的相關性能權衡對于確定最佳系統(tǒng)節(jié)能策略至關重要。通過ADRV9001 TES和EVB，所有節(jié)能選項都可以通過強大的高精度實時顯示所有電源域的功耗來全面評估。

審核編輯：郭婷