CN0140 高性能、雙通道IF采樣接收機(jī)

CN0140 前端LNA和衰減器未包括在本電路中，但可以輕松地與混頻器ADL5356的50 Ω單端RF輸入接口。完整的接收機(jī)設(shè)計(jì)可能需要納入ADL5521/ADL5523 LNA 標(biāo)準(zhǔn)配置使用ADL5356，可以接收1.2 GHz至2.4 GHz范圍內(nèi)的RF信號(hào)，但也可以使用混頻器ADL5358，支持500 MHz至1700 MHz的RF輸入頻率。 Epcos (www.epcos.com) SAW濾波器接在混頻器之后，提供必要的通道選擇功能，帶寬范圍為20 MHz至40 MHz，具體取決于所選的濾波器。所示電路使用20 MHz帶寬、153.6 MHz中心頻率SAW濾波器（產(chǎn)品型號(hào)：B5206），但也可以使用其它引腳兼容的濾波器。 在SAW濾波器匹配和抗混疊濾波器實(shí)施方案中，可能還需要考慮一些經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化方法，幫助補(bǔ)償實(shí)際的PCB寄生效應(yīng)。關(guān)于級(jí)間濾波器設(shè)計(jì)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考應(yīng)用筆記 關(guān)于AVDD和DVDD電源的正確時(shí)序（如果使用獨(dú)立的電源），應(yīng)參考相應(yīng)的ADC數(shù)據(jù)手冊(cè)。AN-742 和 AN-827 為確保頻帶響應(yīng)的可重復(fù)性，SAW濾波器匹配元件和抗混疊濾波器建議使用1%電容。此外，推薦使用Coilcraft 0603CS或類似的電感。其它電阻、電容和電感的精度可以為10%。 為了使本文所討論的電路達(dá)到理想的性能，必須采用出色的布線、接地和去耦技術(shù)。至少應(yīng)采用四層PCB：一層為接地層，一層為電源層，另兩層為信號(hào)層。 所有IC電源引腳都必須采用0.01 μF至0.1 μF的低電感多層陶瓷電容(MLCC)去耦至接地層（為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖中未顯示），并應(yīng)遵循各數(shù)據(jù)手冊(cè)和MT-101的相關(guān)建議。 有關(guān)布線方式和關(guān)鍵器件定位的建議，請(qǐng)參考產(chǎn)品評(píng)估板，可以通過(guò)器件的產(chǎn)品頁(yè)面查詢?cè)u(píng)估板。 即使AD8376和AD9258（或其它ADC）采用不同電源供電，因?yàn)锳DC的輸入信號(hào)為交流耦合信號(hào)，所以時(shí)序控制也不是問(wèn)題。 關(guān)于AVDD和DVDD電源的正確時(shí)序（如果使用獨(dú)立的電源），應(yīng)參考相應(yīng)的ADC數(shù)據(jù)手冊(cè)。). 本電路包括RF前端和IF采樣接收機(jī)，由雙通道平衡混頻器、寬帶IF SAW濾波器、數(shù)字控制雙通道VGA和雙通道ADC組成。本電路還內(nèi)置頻率合成器，用來(lái)產(chǎn)生ADC采樣時(shí)鐘。 雙通道平衡混頻器ADL5356旨在將主要在1200 MHz至2500 MHz范圍內(nèi)的射頻(RF)，下變頻為30 MHz至450 MHz范圍內(nèi)的低中頻(IF)。 RF 和LO 輸入端口已進(jìn)行交流耦合，用來(lái)預(yù)防非零直流電壓 損壞RF 巴倫或LO 輸入電路（ADL5356 的一部分）。ADL5356 配置為單端LO 工作模式，建議LO 驅(qū)動(dòng)為0 dBm?；祛l器的 LOSW 引腳接地，本電路只使用兩個(gè)LO 通道中的一個(gè)(LOI2)。 混頻器差分IF 接口需要利用上拉扼流圈電感來(lái)偏置開(kāi)集輸出， 并設(shè)置輸出阻抗匹配。應(yīng)適當(dāng)選擇用來(lái)將直流電流耦合至IF 放大器的扼流圈電感的分流阻抗，以提供所需的輸出回?fù)p?；?頻器輸出阻抗的實(shí)部約為 200 Ω, ，這與許多常用SAW 濾波器 匹配，而無(wú)需變壓器。 接收機(jī)通道濾波主要由混頻器后接的153.6 MHz、20 MHz帶寬 Epcos B5206 型SAW濾波器完成。此濾波器的典型插入損耗(IL) 約為9 dB，匹配特性阻抗為100 Ω 差分。通過(guò)簡(jiǎn)單的L-C電抗 性網(wǎng)絡(luò)，使該SAW濾波器與混頻器 200 Ω 差分輸出和AD8376 VGA 150 Ω 差分輸入阻抗相匹配。 表1突出顯示了雙通道混頻器加SAW濾波器的級(jí)聯(lián)性能。請(qǐng)注 意，IP3 為三階交調(diào)截點(diǎn)，IP1dB為折合到輸入端的?1 dB壓縮 點(diǎn)，NF為噪聲系數(shù)。 body { font-family:Arial, Helvetica, sans-serif; } H3 { FONT-WEIGHT: bold; FONT-SIZE: 18px } table.nopad { border:1px solid #000000; border-collapse:collapse; padding: 5px; vertical-align: middle; font-family:Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 12px; } table.nopad td{ text-align:left; vertical-align:middle; border:1px solid #000000; padding: 2px; } table.nopad th{ text-align:left; vertical-align:middle; border:1px solid #000000; padding: 5px; } ? ? 表1. 雙通道混頻器加SAW 濾波器的級(jí)聯(lián)性能（RF =1950 MHz，LO = 1796.4 MHz，IF = 153.6 MHz，RF 功率 = -10 dBm， LO 功率 = 0 dBm） ? ?Gain (dB) IP3 (dBm) ?IP1dB (dBm) ?NF (dB) ?ADL5356 ?8.2 ?30.0 ?11.5 ?9.7 ?ADL5356 + SAW ?-0.3 ?28.6 ?11.7 ?10.9 雙通道、高輸出線性VGA AD8376針對(duì)ADC接口進(jìn)行了優(yōu)化， 提供24 dB的接收機(jī)增益控制。兩個(gè)獨(dú)立的5 位二進(jìn)制碼以1 dB步進(jìn)改變各衰減器的設(shè)置，使得各放大器的增益設(shè)置范圍 為+20 dB至?4 dB。在可用的24 dB增益范圍內(nèi)，輸出三階交 調(diào)截點(diǎn)(IP3)和本底噪聲基本上保持不變。對(duì)于接收機(jī)增益改 變時(shí)需保持恒定瞬時(shí)動(dòng)態(tài)范圍的可變?cè)鲆娼邮諜C(jī)而言，這一 特性很重要。采用2 V峰峰值復(fù)合信號(hào)時(shí)，AD8376 和隨后的 抗混疊濾波器的輸出IP3 超過(guò)50 dBm。 AD8376 提供150 Ω輸入阻抗，經(jīng)過(guò)調(diào)整，用于驅(qū)動(dòng)150 Ω 負(fù)載阻抗。開(kāi)集輸出結(jié)構(gòu)要求通過(guò)外部偏置網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)直流偏 置。每個(gè)通道輸出端均采用一組1 μH扼流圈電感，用來(lái)向開(kāi) 集輸出引腳提供偏置。模數(shù)轉(zhuǎn)換之前的DGA 輸出端配有經(jīng)過(guò)優(yōu)化的差分四階帶通抗混疊濾波器。請(qǐng)注意，抗混疊濾波器 采用大約300 Ω.的分流輸入和輸出電阻端接。濾波器輸入端 的分流電阻為 309 Ω 輸出端的分流電阻為330 Ω (由兩個(gè) 165 Ω 偏置設(shè)置電阻組成) 二者共同向AD8376 提供150 Ω 標(biāo)稱負(fù)載阻抗。 帶通抗混疊濾波器用來(lái)衰減奈奎斯特頻率區(qū)域之外的 AD8376 輸出噪聲。一般而言，若使用一個(gè)階數(shù)合適的抗混 疊濾波器，SNR性能會(huì)提高數(shù)個(gè)dB。該抗混疊濾波器由一個(gè) 四階巴特沃茲濾波器和一個(gè)諧振回路組成。諧振回路通過(guò)諧 振消除ADC負(fù)載的容性部分，有助于確保ADC輸入在目標(biāo)中 心頻率看起來(lái)像一個(gè)真正的電阻（參見(jiàn)應(yīng)用筆記AN-742和 AN-827）。此外，交流耦合電容和偏置扼流圈會(huì)將更多零點(diǎn) 引入傳遞函數(shù)。整體頻率響應(yīng)呈現(xiàn)出帶通特性，有助于抑制 目標(biāo)奈奎斯特頻率區(qū)域外的噪聲。該濾波器提供20 MHz通 帶，中心頻率為153.6 MHz，平坦度為0.3 dB，插入損耗約 為3 dB。 所用ADC為14 位AD9258, 其采樣速率最高可達(dá)125 MSPS。 AD9258 的模擬輸入端由AD8376 通過(guò)帶通抗混疊濾波器驅(qū) 動(dòng)。ADC采樣速率設(shè)置為122.88 MSPS，滿量程輸入范圍為 2 V峰峰值。AD9258 差分時(shí)鐘信號(hào)由一個(gè)帶片內(nèi)VCO的時(shí)鐘 產(chǎn)生IC AD9517-4 提供。為實(shí)現(xiàn)低抖動(dòng)，使用LVPECL電平輸 出OUT0。AD9517-4利用其內(nèi)部VCO頻率1474.56 MHz，產(chǎn) 生用于ADC的122.88 MHz輸出時(shí)鐘。利用ADISimCLK?仿 真軟件設(shè)計(jì)的環(huán)路濾波器提供60 kHz截止頻率和50°相位余 量，使得時(shí)序抖動(dòng)約為160 fs均方根值。假設(shè)輸入頻率為153.6 MHz，利用公式SNR = 20 log(1/2π × fIN × tj). 利用此電路，在最大增益時(shí)可實(shí)現(xiàn)79.61 dBc的出色SFDR性 能(153.6 MHz)，如圖2所示。 圖2. 圖1電路的單音性能測(cè)量結(jié)果：1950 MHz RF輸入信號(hào)，采樣頻率 = 122.88 MSPS，IF輸入 = 153.6 MHz ? CN0140 CN0140 高性能、雙通道IF采樣接收機(jī) 本電路提供一種高性能、雙通道IF采樣接收機(jī)；在基站術(shù)語(yǔ)中，它也稱為主接收機(jī)和分集接收機(jī)。該下變頻接收機(jī)使用153.6 MHz的單IF頻率，內(nèi)置一個(gè)雙通道下變頻混頻器、數(shù)字控制雙通道VGA、雙通道ADC和時(shí)鐘頻率合成器。該電路接受RF波形輸入，輸出兩路14位分辨率數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。它針對(duì)高頻IF采樣進(jìn)行了優(yōu)化，提供79.61 dBc的出色無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)性能，高增益設(shè)置時(shí)采樣速率為122.88 MSPS。 圖1. 寬帶雙通道IF采樣接收機(jī)（原理示意圖：僅顯示接收機(jī)的一半，未顯示所有連接和去耦） ? CN0140 CN0140 | circuit note and reference circuit info 高性能、雙通道IF采樣接收機(jī) | Analog Devices 本電路提供一種高性能、雙通道IF采樣接收機(jī)；在基站術(shù)語(yǔ)中，它也稱為主接收機(jī)和分集接收機(jī)。該下變頻接收機(jī)使用153.6 MHz的單IF頻率，內(nèi)置一個(gè)雙通道下變頻混頻器、數(shù)字控制雙通道VGA、雙通道ADC和時(shí)鐘頻率合成器。該電路接受RF波形輸入，輸出兩路14位分辨率數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。它針對(duì)高頻IF采

• 將RF頻率下變頻至基帶
• 采用雙通道進(jìn)行IQ解調(diào)
• 在高增益和高頻率狀態(tài)下工作時(shí)具有出色的SFDR

(analog)