一種射頻收發(fā)器的優(yōu)化方案

在ADL5380之前以級(jí)聯(lián)方式插入的兩個(gè)LNA實(shí)現(xiàn)了32 dB的射頻增益。由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器被配置為2 V p-p滿幅擺幅和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(hào)。如果輸入信號(hào)是具有10 dB峰均比(PAR)的調(diào)制信號(hào)，在不改變VGA設(shè)置情況下，接收機(jī)可以接收的最大輸入信號(hào)為-41dBm。

　　換言之，電壓增益可用于計(jì)算信號(hào)鏈鏈路預(yù)算。當(dāng)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(hào)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(duì)于單音信號(hào)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(jì)算的結(jié)果與功率增益計(jì)算出結(jié)果是相同的。

　　某些應(yīng)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(yīng)使用160 Ω串聯(lián)電阻和100 Ω并聯(lián)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)500 Ω負(fù)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ADL5380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(hào)鏈的增益如下：

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

　　3 超外差式接收機(jī)接口設(shè)計(jì)和增益計(jì)算

　　超外差式接收機(jī)設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)使用交流耦合，因此設(shè)計(jì)超外差接收機(jī)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(xiàn)不同功率增益和電壓增益。

　　圖3顯示了超外差式接收機(jī)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(jī)AD6642

　　圖3.超外差式接收機(jī)框圖(僅顯示一個(gè)通道)

　　該設(shè)計(jì)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(fù)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(yīng)用中，需要通過(guò)過(guò)渡帶極窄濾波器抑制頻帶外信號(hào)，可使用差分SAW濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但這會(huì)給接收機(jī)信號(hào)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)線接收機(jī)，因?yàn)榍岸薘F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(shù)

　　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(xiàn)電壓輸出。另一個(gè)差分濾波器放置在AD8376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(fù)載可以被分成兩部分。首先將300 Ω電阻安裝于AD8376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(gòu)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(duì)于高中頻應(yīng)用，信號(hào)源和負(fù)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(jī)接口框圖和濾波器仿真結(jié)果

　　此接收機(jī)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(shè)置為14 dB，以便提供足夠的余量來(lái)應(yīng)對(duì)溫度變化。接收機(jī)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?shù)?50 Ω電阻(300 Ω || (165 Ω × 2) || 3 k Ω)的功率應(yīng)小于5.2 dBm。因此對(duì)于單音信號(hào)，接收機(jī)最大輸入功率為–33.8 dBm。如果輸入信號(hào)是10 dB PAR調(diào)制信號(hào)，使用此增益設(shè)置的最大輸入信號(hào)為–40.8 dBm。