借助差分接口改善射頻收發(fā)器設計性能

　　為保留足夠的余量來(lái)應付整個(gè)溫度范圍內的增益變化，AD8366在正常模式下的增益設置為16 dB。

　　采用這種配置，整個(gè)信號鏈的增益如下：

　　5.9 dB – 10log (217/50) – 0.5 dB + 16 dB – 10log (200/217) – 1.5 dB – 4 dB = 9.9 dB.

　　在A(yíng)DL5380之前以級聯(lián)方式插入的兩個(gè)LNA實(shí)現了32 dB的射頻增益。由于模數轉換器被配置為2 V p-p滿(mǎn)幅擺幅和78 Ω等效輸入阻抗，它可以接收最大–34 dBm的單音RF輸入信號。如果輸入信號是具有10 dB峰均比(PAR)的調制信號，在不改變VGA設置情況下，接收機可以接收的最大輸入信號為-41dBm。

　　換言之，電壓增益可用于計算信號鏈鏈路預算。當輸入端口阻抗等于輸出端口阻抗時(shí)，電壓增益等于功率增益。整個(gè)信號鏈的電壓增益為：

　　32 dB + 5.9 dB – 0.5 dB + 16 dB – 1.5 dB – 8 dB = 43.9 dB.

　　對于單音信號輸入，要獲得2 V p-p擺幅范圍，正確的輸入功率為：

　　8 dBm – 43.9 dB + 10log (78/50) = –34 dBm.

　　用電壓增益計算的結果與功率增益計算出結果是相同的。

　　某些應用中，ADL5380可能需要直接連接至AD6642，這種情況下，可為AD6642差分輸入添加500 Ω電阻以改善匹配。ADL5380電壓增益為6.9 dB，且具有與AD8366相同的共模問(wèn)題。所以應使用160 Ω串聯(lián)電阻和100 Ω并聯(lián)電阻來(lái)實(shí)現500 Ω負載和所需的共模電壓。同樣，電阻網(wǎng)絡(luò )可將電壓增益衰減8 dB(功率則衰減4 dB)。

　　在A(yíng)DL5380與AD6642間放置具有1.5 dB插入損耗的低通濾波器，從而濾除干擾頻率成分。整個(gè)鏈路的輸入阻抗為50 Ω，輸出阻抗為500 Ω。采用這種配置，整個(gè)信號鏈的增益如下：

　　6.9 dB – 10log (500/50) – 1.5 dB – 4 dB = –8.6 dB.

　　超外差式接收機接口設計和增益計算

　　超外差式接收機設計中，系統使用交流耦合，因此設計超外差接收機電路時(shí)不必考慮直流共模電壓匹配。

　　許多混頻器，例如ADL535x和ADL580x，具有200 Ω的差分輸出阻抗，因此不同輸出阻抗呈現不同功率增益和電壓增益。

　　圖3顯示了超外差式接收機的一個(gè)通道，該器件采用以下元件：低噪聲放大器ADL5523具有LO緩沖器、IF放大器和RF巴倫的雙通道平衡混頻器ADL5356;帶通或者低通濾波器;雙通道、超低失真IF VGAAD8376另一個(gè)低通或者帶通抗混疊濾波器;雙通道IF接收機AD6642

　　圖3.超外差式接收機框圖(僅顯示一個(gè)通道)

　　該設計使用140MHz 中頻和20MHz帶寬，因此器件連接時(shí)可采用交流耦合。

　　AD5356在200 Ω負載下具有最佳性能，而AD8376的輸入阻抗為150 Ω。因此，為了抑制混頻器輸出雜散并提供良好的阻抗匹配，差分LC濾波器必須具有200 Ω的輸入阻抗和150 Ω的輸出阻抗。在某些應用中，需要通過(guò)過(guò)渡帶極窄濾波器抑制頻帶外信號，可使用差分SAW濾波器來(lái)實(shí)現，但這會(huì )給接收機信號鏈引入過(guò)大的損耗和群延遲。四階差分帶通巴特沃茲濾波器可適合許多無(wú)線(xiàn)接收機，因為前端RF濾波器可以為帶外干擾提供足夠的衰減。

　　表3. ADL5356和AD8376接口和增益參數

　　AD8376的電流輸出型電路具有高輸出阻抗，因此其差分輸出需要接150 Ω電阻實(shí)現電壓輸出。另一個(gè)差分濾波器放置在A(yíng)D8376和ADC之間，用于衰減二階和三階諧波失真成分，因此該150 Ω負載可以被分成兩部分。首先將300 Ω電阻安裝于A(yíng)D8376的輸出端。另一個(gè)300 Ω電阻由兩個(gè)165 Ω電阻和ADC的3 kΩ輸入阻抗構成。兩個(gè)165 Ω電阻同時(shí)為ADC輸入提供直流共模電壓。LC濾波器的輸入和輸出阻抗均為300 Ω。對于高中頻應用，信號源和負載的阻抗的完美匹配是非常重要的。完整接口如圖4所示。

　　圖4.超外差式接收機接口框圖和濾波器仿真結果

　　此接收機中，混頻器之前放置一個(gè)20 dB LNA?；祛l器之后的濾波器具有2 dB插入損耗;AD8376與ADC之間的濾波器具有1.2 dB插入損耗。AD8376增益設置為14 dB，以便提供足夠的余量來(lái)應對溫度變化。接收機的總體增益為：

　　20 dB + 8.2 dB – 2 dB + 14 dB – 1.2 dB = 39 dB.

　　為將ADC輸入電壓限制在2 V p-p以下，傳輸到150 Ω電阻(300 Ω || (165 Ω × 2) || 3 k Ω)的功率應小于5.2 dBm。因此對于單音信號，接收機最大輸入功率為–33.8 dBm。如果輸入信號是10 dB PAR調制信號，使用此增益設置的最大輸入信號為–40.8 dBm。

　　發(fā)射機接口設計和增益計算

　　對于發(fā)射通道設計，ZIF和超外差式架構具有相似的接口特性，均需要在TxDAC®與調制器間執行直流耦合。大多數調制器的中頻輸入電路需要外部提供直流偏置;TxDAC輸出可為直流耦合模式下的調制器提供直流偏置。大多數高速DAC是電流輸出架構，因此需要外輸出電阻才能為調制器產(chǎn)生輸入電壓。

　　圖5顯示了超外差式或ZIF發(fā)射機，該器件采用以下元件：TxDACAD9122、低通濾波器、正交調制器ADL537x、另一個(gè)RF濾波器、頻率合成器ADF4350、數字控制VGAADL5243、功率放大器、用于控制功率放大器(PA)柵極電壓的DACAD562x.

　　圖5.發(fā)射機框圖

　　對于A(yíng)D9122，滿(mǎn)量程輸出電流可設置在8.66 mA與31.66 mA之間。對于大于20 mA的滿(mǎn)量程電流，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)會(huì )變差，但DAC的輸出功率和ACPR也隨著(zhù)滿(mǎn)量程電流降低而減小。適當折衷的方案是將20 mA交流電流疊加于10 mA直流電平上，得到0 mA至20 mA的電流輸出。

　　表4.AD9122和ADL5372接口和增益參數