一种射频收发器的优化方案

2011-08-30 14:26:41来源: 互联网

  引言

  在现代收发器设计中,差分接口常用在中频电路中以获得更好的性能,但实际设计过程中,工程师需要处理几个常见问题,包括阻抗匹配、共模电压匹配以及复杂的增益计算。

  1 差分接口优势

  差分接口有三大主要优势。首先,差分接口可抑制外部干扰和接地噪声。其次,它可以抑制偶次阶输出失真。这对于零中频(ZIF)接收机非常重要,因为出现在低频信号中的偶次阶成分无法滤除。第三,输出电压可达到单端输出的两倍,从而将给定电源上的输出线性度提高6 dB。

  本文论述三种情况下的接口解决方案:ZIF接收机、超外差式接收机和发射机。这三种架构广泛用于射频拉远单元(RRU)、数字直放站和其他无线测试仪器中。

  2 ZIF接收机接口设计和增益计算

  在零中频(ZIF)接收机设计中,IF信号是复信号,直流和低频率信号来提供有用信息。典型解调器在驱动200 Ω至450 Ω负载时可提供最佳性能,同时ADC驱动器的输入阻抗一般并非50 Ω,因此设计系统时采用直流耦合很重要也很困难。

  图1显示了一个ZIF接收机配置,它使用两个低噪声放大器(LNA) ADL5523 一个400MHz至6000MHz正交I/Q解调器ADL5380、一个作为本振(LO)的宽带频率合成器ADF4350以及一个双通道数字可编程可变增益放大器(VGA)AD8366。表1显示了相关ADL5380接口和增益参数。

  

ZIF接收机框图

 

  图1. ZIF接收机框图

  表1.ADL5380接口和增益参数

  

 

  与具有217 Ω差分输入阻抗的AD8366接口时,ADL5380具有5.9 dB电压增益和–0.5 dB功率增益[5.9 dB – 10log (217/50)]。为获得最佳性能,将ADL5380 ADJ引脚连接至VS,使ADL5380与AD8366间的共模电压设置为2.5 V。在ADL5380与AD8366间放置具有0.5 dB插入损耗的差分四阶巴特沃兹低通滤波器,以便抑制噪声和高频干扰成分。虽然滤波器会输入和输出阻抗并不匹配,但在基带频率下这些不匹配是可以忽略的。

  表2.AD8366接口和增益参数

  

 

  AD8366的共模输出电压可设置为2.5 V;当VCM保持浮空时其线性度最佳。遗憾的是,AD6642在0.9 V共模输入电压(0.5 × AVDD)下具有最佳性能。由于AD8366的共模输出电压必须介于1.6 V与3 V之间,因此AD6642 VCM和AD8366 VCM引脚无法直接连接,必须使用电阻将AD8366共模输出电压分压至0.9 V。

  为获得最佳性能,AD8366应驱动200Ω载。要实现所需的共模电平和阻抗匹配,可在AD8366后添加63 Ω串联电阻和39 Ω并联电阻。这一电阻网络将使信号功率衰减4 dB。

  AD8366的输出摆幅可达6 V p-p,但电阻网络提供的4 dB衰减使AD6642得到的电压限于2.3 V p-p,避免了较大干扰尖峰或增益的失控对ADC带来损害。

  在AD8366与AD6642间放置具有1.5 dB插入损耗的差分六阶巴特沃兹低通滤波器,可以滤除高频干扰成分。I或者Q通道的完整差分接口如图2所示。

  

ZIF接收机接口框图和仿真滤波器特性

 

  图2.ZIF接收机接口框图和仿真滤波器特性

  为保留足够的余量来应付整个温度范围内的增益变化,AD8366在正常模式下的增益设置为16 dB。

  采用这种配置,整个信号链的增益如下:

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

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关键字:种射频收发器  优化方案

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0830/article_6508.html
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