高性能零中頻和復合中頻接收器電路ADC的驅動(dòng)設計

作為整個(gè)通信環(huán)節的重要組成部分，射頻前端如今正受到市場(chǎng)的高度關(guān)注。受5G通信對移動(dòng)終端需求和單機射頻芯片價(jià)值增長(cháng)的雙重驅動(dòng)，射頻前端芯片行業(yè)的市場(chǎng)規模持續快速增長(cháng)。根據YOLE的統計數據，2018年全球射頻前端芯片消費量為96億個(gè)，預計未來(lái)隨著(zhù)5G的不斷發(fā)展，2023年全球射頻前端芯片消費量將增長(cháng)至135億個(gè)。同時(shí)，根據QYRElectronicsResearchCenter的統計數據，從2010年至2018年全球射頻前端芯片市場(chǎng)規模以平均每年13%的速度增長(cháng)，2018年達149.1億美元，2020年達到189.7美元，2023年達到313.1億美元，未來(lái)5年復合增速高達16%。

作為終端通信的基礎，射頻前端芯片發(fā)揮著(zhù)無(wú)線(xiàn)通訊系統“接收機”和“發(fā)射機”的作用，通過(guò)對通訊信號進(jìn)行轉換、合路、過(guò)濾、消除干擾、放大，最終實(shí)現無(wú)線(xiàn)信號接收和發(fā)射。在射頻信號鏈中要優(yōu)化前置模數轉換器（ADC）信號，必須對平坦度、帶寬、阻抗和增益進(jìn)行取舍。射頻放大器作為射頻前端的核心器件，其對ADC信號的優(yōu)化起著(zhù)關(guān)鍵性的作用，本文以ADI公司提供的全差分放大器ADL5580為例，解讀為與ADC的連接提供關(guān)鍵而又方便的解決方案設計思路。

ADL5580是一款高性能、單端或差分放大器，具有 10 dB 的電壓增益，并針對直流至 10.0 GHz 范圍的應用進(jìn)行優(yōu)化。該放大器在很寬的頻率范圍內，提供 2.24 nV/√Hz 的低折合到輸入 (RTI) 噪聲譜密度 (NSD)（在 1000 MHz 時(shí)），并針對失真性能進(jìn)行了優(yōu)化，因此是高速 12 位至 16 位ADC的理想驅動(dòng)器，非常適用于高性能、零中頻 (IF) 和復雜 IF 接收器設計。此外，ADL5580通過(guò)使用兩個(gè)外部串聯(lián)電阻，可以將差分輸入的 10 dB 增益選擇改為較低的增益值，因此可在 0.5 V 輸出共模電壓下，保持低失真，在高達 1.4 V p-p 的全部電平下，可以靈活驅動(dòng) ADC，例如對AD9213這類(lèi)高速ADC實(shí)施直接終止?？梢哉f(shuō)，該產(chǎn)品堪稱(chēng)高速12位至16位 ADC的理想驅動(dòng)器。

5G時(shí)代的開(kāi)啟，使得用戶(hù)端的通信設備更加輕薄小巧，這對射頻器件的體積、性能以及集成化提出了更高的要求，對射頻廠(chǎng)商也提出了更高的技術(shù)要求。射頻放大器的主要技術(shù)指標體現在頻率范圍、增益、噪聲系數和回波損耗上目前市場(chǎng)選擇對于射頻放大器的考量主要在寬頻率范圍、線(xiàn)性OIP3性能、噪聲系數這些指標上。射頻全差分放大器作為放大器里的細分類(lèi)別，依靠高寬帶以及出色線(xiàn)性度和噪聲性能可取代射頻信號鏈中的無(wú)源平衡-非平衡變壓器和增益級。

ADI的這款全差分放大器 ADL5580采用 +5 V 和 -1.8 V 電源供電，正負電源電流典型值分別為 +276 mA 和 -224 mA。該產(chǎn)品具有電源禁用功能，當電源禁用時(shí)，放大器消耗 2 mA 電流，同時(shí)還針對在直流至 10.0 GHz 頻率范圍內的寬帶、低失真和低噪聲操作進(jìn)行了優(yōu)化。這些屬性與其可調的增益功能一起，使得該產(chǎn)品成為適合驅動(dòng)各種 ADC、混頻器、Pin 二極管衰減器、表面聲波 (SAW) 濾波器和多種離散射頻 (RF) 套件的首選。

值得一提的是，ADL5580采用了高速硅鍺 (SiGe) 工藝制造，采用緊湊式 4 mm x 4 mm 20 端子網(wǎng)格陣列封裝封裝。根據基站的要求，整個(gè)信號鏈可以用CMOS開(kāi)發(fā)，或者更有可能的是，采用多種技術(shù)的混合開(kāi)發(fā)，為信號鏈提供較佳性能。例如，一種常見(jiàn)的配置是使用具有高性能SiGe BiCMOS IF 到毫米波轉換的CMOS數據轉換器。

5G波束成型可采用多種技術(shù)實(shí)現，具體取決于系統需求。功率放大器技術(shù)的選擇基于綜合考慮所需的變送器功率、天線(xiàn)增益（元件數）和所選技術(shù)的RF發(fā)射器功率水平?？梢栽谇岸耸褂肐I-V技術(shù)（低集成方法）或使用基于硅的高集成方法，通過(guò)較少的天線(xiàn)元件來(lái)實(shí)現所需的EIRP。每種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，而實(shí)際的實(shí)現取決于工程在規模、重量、直流功耗和成本方面的權衡。

當今，更高的數據傳輸速率推動(dòng)了對更高無(wú)線(xiàn)電信噪比的需求，這也意味著(zhù)對射頻放大器而言更高線(xiàn)性度射頻組件需求。不僅在材料上各廠(chǎng)商開(kāi)始尋找新替代品，在線(xiàn)性化技術(shù)上也通過(guò)增加采樣頻率和增大量化階數的辦法來(lái)抵消高階互調失真。ADI可以提供不同的組裝和工藝技術(shù)進(jìn)行設計的射頻放大器，以提供各種集成功能，支持特定的操作模式，并提供優(yōu)化的性能特性，以滿(mǎn)足各種射頻信號鏈的設計。除此之外，ADI還憑借廣泛的RF、微波和毫米波解決方案的組合，以及深厚的系統設計專(zhuān)業(yè)知識，能夠提供性能出色的產(chǎn)品及解決方案，以支持通信、測試和測量?jì)x器、工業(yè)、航空航天和防務(wù)等應用的。