0Hz至110GHz的全RF信號(hào)鏈

本白皮書提供了ADI公司涵蓋的更寬頻譜的示例，并解釋了真正的直流非常重要。信號(hào)鏈外性能也至關(guān)重要，本文展示了低噪聲、高穩(wěn)定性控制和功率元件對(duì)整體RF信號(hào)性能的重要性。

ADI解決方案的范圍從工業(yè)到通信基礎(chǔ)設(shè)施，一直到汽車。在工業(yè)領(lǐng)域，它們包括測試和測量、航空航天和國防。在通信基礎(chǔ)設(shè)施方面，我們的解決方案包括蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施（智能手機(jī)及其背后的基礎(chǔ)設(shè)施）、微波、寬帶和光纖網(wǎng)絡(luò)。在汽車領(lǐng)域，ADI的產(chǎn)品組合包括雷達(dá)和其他類型的設(shè)備等高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)。

ADI的頻譜目前涵蓋從0 Hz到110 GHz的整個(gè)范圍，應(yīng)用范圍廣泛，從有線電視和磁共振成像一直到科學(xué)成像和測量。介于兩者之間的是一切，從衛(wèi)星無線電和軍事對(duì)抗，到工業(yè)成像和遠(yuǎn)程信息處理（一個(gè)龐大的頻譜），以及應(yīng)對(duì)無處不在的連接大趨勢（也稱為物聯(lián)網(wǎng)（IoT））所需的所有解決方案。

完整的信號(hào)鏈解決方案

ADI提供集成標(biāo)準(zhǔn)IC的參考設(shè)計(jì)。系統(tǒng)級(jí)封裝 （SIP） 集成采用標(biāo)準(zhǔn)組件，并將其作為完整的子系統(tǒng)解決方案進(jìn)行全面測試和驗(yàn)證。在片上系統(tǒng)技術(shù)中，硅芯片本身就是集成平臺(tái)。ADI還提供連接器模塊，這在高頻應(yīng)用中非常重要。

ADI元件從傳感器到放大器和LNA，一直到信號(hào)調(diào)理技術(shù)，以及ADC、數(shù)字信號(hào)處理器件、DAC、功率放大器和輸出產(chǎn)品。

圖1所示為通用RF信號(hào)鏈。左上角是LNA、RF開關(guān)和RF衰減器進(jìn)入頻率轉(zhuǎn)換，根據(jù)需要，可以是上變頻或下變頻。然后，該鏈進(jìn)入ADC驅(qū)動(dòng)器和ADC進(jìn)行比特轉(zhuǎn)換，即RF到位。中間是頻率發(fā)生模塊，可以從各種來源驅(qū)動(dòng)，并通過定時(shí)管理分布在系統(tǒng)周圍。定時(shí)管理頻率發(fā)生模塊將與通用信號(hào)鏈的輸出側(cè)或發(fā)射側(cè)共享。在輸出側(cè)，DAC進(jìn)入混頻器的放大器，用于變頻，并濾波和開關(guān)。這里需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)是，ADI的信號(hào)鏈覆蓋率從僅約20%增加到近100%，使ADI #1成為該領(lǐng)域的IDI #1。

圖1.通用射頻信號(hào)鏈。

擴(kuò)展的產(chǎn)品組合

ADI擁有大大擴(kuò)展的元件和解決方案產(chǎn)品組合。這些包括但不限于：

開關(guān)更小，插入損耗更低，隔離度更高

低功耗、低噪聲頻率和增益平衡更好的LNA

無源混頻器和濾波器

無源混頻器本振（LO）驅(qū)動(dòng)器和后置放大器

低功耗中頻放大器

射頻增益模塊

數(shù)字步進(jìn)和固定衰減器

鎖相環(huán) （PLL）

寬帶和窄帶壓控振蕩器 （VCO）

倍增器和三倍器

測試設(shè)備是ADI公司的一個(gè)關(guān)鍵增長領(lǐng)域，包括回程測試設(shè)備和蜂窩標(biāo)準(zhǔn)——2G、3G、4G和即將推出的5G。在5G開發(fā)的研發(fā)和原型設(shè)計(jì)方面有很多工作要做。接下來是物聯(lián)網(wǎng)和多標(biāo)準(zhǔn)無線電測試。在同一系統(tǒng)上，可以測試許多不同的無線電標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于這種類型的系統(tǒng)，還有Wi-Fi或WiGig 40 GHz短程通信測試。最后，還有汽車?yán)走_(dá)，它正朝著77 GHz的方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)暗示了一個(gè)非常大（數(shù)百億個(gè)單位）的市場，需要低成本和更好、更寬的帶寬測試能力。這是市場上最嚴(yán)格、最大容量的測試需求之一。它們?cè)谛阅芊矫娑挤浅＜みM(jìn)。

智能手機(jī)是需要根據(jù)多種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試的設(shè)備示例，例如：藍(lán)牙、蜂窩 2G/3G/4G LTE、Wi-Fi 和 GPS 變體。?

有許多標(biāo)準(zhǔn)將應(yīng)用于整個(gè)電子測試和測量頻譜，從極低頻率的精度和音頻測試，到陸地移動(dòng)無線電，后者的頻率較低，傳輸距離更長;數(shù)字廣播分析儀、手機(jī)測試設(shè)備、微波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)測試設(shè)備、汽車防撞測試設(shè)備和5G研究。

對(duì)于所有這些頻譜或頻段，對(duì)于進(jìn)入這些系統(tǒng)的組件，組件本身必須在這些高頻下進(jìn)行測試，必須測試它們進(jìn)入的模塊，必須測試完成的印刷電路板，并且必須測試系統(tǒng)本身，這發(fā)生在生命的不同階段。一開始，這些階段可能是在實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)階段。所有這些設(shè)備都有合規(guī)性測試，然后是生產(chǎn)測試，然后是最終的工廠測試。所有這些頻段都有許多不同的測試階段，因此在非常寬的頻率范圍內(nèi)有各種不同的需求和應(yīng)用。

實(shí)現(xiàn)電子測試創(chuàng)新

所有這些新應(yīng)用都在市場上產(chǎn)生了許多不同的需求和趨勢。對(duì)數(shù)據(jù)的無限需求正在推動(dòng)新的通信標(biāo)準(zhǔn)（更高的頻率、更寬的帶寬、Wi-Fi 和蜂窩網(wǎng)絡(luò)）。新興市場和無處不在的數(shù)據(jù)收集需要更低的測試成本。如果有數(shù)百億個(gè)單位都在通信，那么事情就無法像現(xiàn)在這樣進(jìn)行測試。必須真正提高性能，從而降低成本。

這些創(chuàng)新解決方案需要更高的頻率和更寬的帶寬測試。我們?nèi)绾螠y試一個(gè)具有多個(gè)無線電的設(shè)備，該設(shè)備非常大量地發(fā)貨，我們必須對(duì)其進(jìn)行多種類型的測試？必須減少測試時(shí)間，并且我們需要能夠確保在測試完成時(shí)不必重復(fù) - 測試高度準(zhǔn)確且可重復(fù)。這也推動(dòng)了對(duì)可重新配置硬件平臺(tái)的需求。必須將同一平臺(tái)用作測試所有這些無線電標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備的通用基礎(chǔ)。

ADI已經(jīng)擁有并將來將擁有的RF和微波解決方案可提供從天線（傳感器）到處理器或云的寬帶RF和微波性能。這將為所有不同類型的測試提供可擴(kuò)展的性能和功能，以支持不同類別的儀器。ADI還使用更小、性能更高的解決方案實(shí)現(xiàn)了更高的集成度。能夠?qū)ν辉O(shè)備進(jìn)行多種標(biāo)準(zhǔn)的測試將導(dǎo)致設(shè)備更小。

信號(hào)鏈設(shè)備示例

ADI提供的一些高速和RF電子測試和測量產(chǎn)品包括示波器、RF功率計(jì)、矢量信號(hào)分析儀（VSA）、網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號(hào)和頻譜分析儀、信號(hào)發(fā)生器、掃描儀/接收器、RF源、EMI測試接收器、寬帶放大器、電磁敏感性（EMS）測試系統(tǒng)、電纜和天線分析儀以及藍(lán)牙、WLAN和蜂窩模擬器。

矢量信號(hào)分析儀

矢量信號(hào)分析儀是一種在儀器范圍內(nèi)以單個(gè)頻率測量測量信號(hào)的幅度和相位的儀器。它可以以圖形方式和各種連接以各種形式提供，以測量代碼域功率、誤差矢量幅度和頻譜平坦度等。從這個(gè)基本儀器可以獲得多種測量值。ADI的優(yōu)勢在于ADC驅(qū)動(dòng)器和ADC、直接數(shù)字頻率合成和時(shí)鐘發(fā)生芯片。ADI的PLL和VCO主導(dǎo)著RF儀器儀表，ADI開關(guān)無處不在。

矢量信號(hào)分析儀（以前稱為頻譜分析儀）測量并顯示幅度與頻率（頻域）的關(guān)系，但它通?？梢跃哂袝r(shí)域信息。就其顯示內(nèi)容而言，它變得非常通用。其輸入頻率范圍可以是 9 kHz 至 6 GHz 甚至更高。下一個(gè)更高的帶寬通常是13 GHz和26.5 GHz，最高可達(dá)77 GHz。因此，可以使用較低頻率的組件和系統(tǒng)測試上變頻和下變頻。

在收購之前，ADI公司僅擁有約20%的RF信號(hào)鏈。現(xiàn)在，該公司增加了各種功能，如無源混頻器、射頻開關(guān)、窄帶和寬帶VCO，以及可調(diào)諧濾波器。幾乎每個(gè)RF組件都以某種方式得到了改進(jìn)。參見矢量信號(hào)分析儀信號(hào)鏈。

合成器

合成器是一種生成參考或比較信號(hào)以測試各種類型的設(shè)備的儀器。ADI公司的高速和RF器件產(chǎn)品組合包括無源混頻器、VCO、可調(diào)諧濾波器、開關(guān)等。這是關(guān)于創(chuàng)建各種信號(hào)，這種類型的塊可以是獨(dú)立類型的設(shè)備，也可以是另一種類型設(shè)備（如信號(hào)分析儀或網(wǎng)絡(luò)分析儀）中的塊。合成器是作為頻率發(fā)生器或調(diào)制組件的下一個(gè)模塊。參見頻率合成器信號(hào)鏈。

示波器

最后一個(gè)模塊是示波器，它是最有用的電子測試和測量設(shè)備類型之一。它提供信號(hào)的分析和顯示，例如幅度、頻率、上升時(shí)間、時(shí)間間隔和失真。這里發(fā)揮作用的ADI元件包括ADC，用于獲取位，然后可以對(duì)其進(jìn)行處理以用于顯示或分析。數(shù)字信號(hào)處理、濾波器、電壓增益放大器 （VGA） 和 PLL/VCO 等設(shè)備對(duì)于驅(qū)動(dòng)在前面板上設(shè)置的示波器的時(shí)序是必需的。參見示波器信號(hào)鏈。

射頻和微波控制產(chǎn)品

射頻開關(guān)和衰減器是每件射頻設(shè)備中使用的一類重要組件。通過此次收購，ADI擁有非常廣泛的這些元件產(chǎn)品組合，用于簡單的開關(guān)目的，以及用于數(shù)字控制衰減的數(shù)字衰減。這包括用于控制輸入和輸出、發(fā)送和接收的開關(guān)，以及用于選擇各種濾波器的開關(guān)。

圖2.左側(cè)典型砷化鎵開關(guān)與硅開關(guān)的比較。

圖2顯示了砷化鎵（GaAs）與硅開關(guān)的示例。左側(cè)是砷化鎵開關(guān);右邊是一個(gè)硅開關(guān)。重要的區(qū)別在于，硅開關(guān)一直低至9 KHz，這對(duì)于需要放大器降至直流或極低頻率才能捕獲基帶類型信號(hào)和抗混疊的測試和測量應(yīng)用至關(guān)重要。

但這不僅僅是關(guān)于射頻。有各種各樣的轉(zhuǎn)換器：

AD9625 12位、2.6 GSPS/2.5 GSPS/2.0 GSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器

AD9691 14位、1.25 GSPS JESD204B、雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器

AD9684 14位、500 MSPS LVDS、雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器

AD9690 14位、500 MSPS/1 GSPS JESD204B模數(shù)轉(zhuǎn)換器

AD9152 雙通道、16位、2.25 GSPS、TxDAC+數(shù)模轉(zhuǎn)換器?

AD9154 四通道、16位、2.4 GSPS、TxDAC+數(shù)模轉(zhuǎn)換器

良好的射頻需要良好的功率

ADI目前擁有全球噪聲最低的LDO。低噪聲、高PSRR電源抑制比LDO是良好頻率生成所必需的。ADC用于測量信號(hào)，但RF DAC也用于生成和合成RF和高頻信號(hào);圖 3 顯示了可能使用的各種組件。左側(cè)是ADC使用非常干凈的電源為各種電源軌供電，使用開關(guān)電源產(chǎn)生不同類型的電源軌，右側(cè)是使用RF DAC的典型應(yīng)用，同樣使用負(fù)LDO以獲得最低噪聲，因此為RF的DAC提供最高的精度和最穩(wěn)定的輸出。

圖3.轉(zhuǎn)換器的清潔電源會(huì)產(chǎn)生干凈的信號(hào)。左側(cè)是ADC，使用非常干凈的電源為各種電源軌供電。

不僅僅是硅

ADI不僅僅是硅。該公司很自豪能夠幫助工程師和設(shè)計(jì)師開發(fā)射頻系統(tǒng)，包括免費(fèi)設(shè)計(jì)工具;基于合作伙伴FPGA的快速原型平臺(tái);來自實(shí)驗(yàn)室參考設(shè)計(jì)的電路，包括布局和設(shè)計(jì);和工程師專區(qū)技術(shù)論壇。??

一種名為ADIsimRF的模擬設(shè)計(jì)工具?是一款RF信號(hào)鏈計(jì)算器，可以計(jì)算級(jí)聯(lián)增益、噪聲系數(shù)、IP3等。根據(jù)需要，可以插入、移除或臨時(shí)靜音多達(dá) 20 個(gè)不同的舞臺(tái)。

結(jié)論

本文討論了ADI目前涵蓋的廣泛范圍——高達(dá)100%的超高性能和復(fù)雜類型的設(shè)備。非常重要的一點(diǎn)是，ADI的元件幾乎可以滿足信號(hào)鏈上的所有功能間隙。ADI目前在RF半導(dǎo)體領(lǐng)域排名#1，現(xiàn)在可以捕獲高達(dá)100%的RF信號(hào)鏈，涵蓋從0 Hz到110 GHz的完整頻率范圍，擁有1000多個(gè)RF和微波器件，在轉(zhuǎn)換器和線性器件中保持#1的領(lǐng)先地位。

審核編輯：郭婷