基于IQ解調器中頻至基帶接收機

作者：時間：2012-08-27 來源：網(wǎng)絡

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電路功能與優(yōu)勢

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/154060.htm

該電路是靈活的頻率捷變中頻至基帶 接收機。中頻和基帶上的可變增益用于調整信號電平。 ADRF6510 基帶ADC驅動器還包括可編程低通濾波器，可消除通道外阻塞和噪聲。

此濾波器的帶寬可隨著輸入信號帶寬變化而動態(tài)地調節(jié)。這樣可以確保由本電路驅動的ADC的可用動態(tài)范圍得到充分使用。

電路內核是IQ 解調器。 ADL5387 基于2×LO的相位分離架構支持寬頻率范圍工作。精確的正交平衡和低輸出直流失調確保了對誤差矢量幅度(EVM)的影響極小。

本電路內所有元件間的接口均采用全差分式。如果不同級間需要直流耦合，相鄰級的偏置電平彼此兼容。

圖1. 直接變頻接收機原理示意圖(所有連接和去耦均未顯示)

電路描述

接收機架構

本電路筆記中描述了接收機的直接變頻(也稱為零差或零中頻)架構。與可以執(zhí)行多次頻率轉換的超外差式接收機相比，直接變頻無線電只能執(zhí)行一次頻率轉換。一次頻率轉換的優(yōu)勢如下：

降低接收機復雜性，減少所需級數(shù);提高性能和降低功耗

避免鏡像抑制問題和不需要的混頻產(chǎn)物;只需要基帶上的一個LPF

高靈敏度(相鄰通道抑制比[ACRR])

圖1顯示了該系統(tǒng)的基本原理示意圖，包括集成自動增益控制(AGC)環(huán)路的級聯(lián)中頻可變增益放大器(VGA)，以及緊隨其后的正交解調器、具有可變基帶增益的可編程低通濾波器。圖1中以灰色顯示的元件( ADF4350和 AD9248) 是為清楚起見，并不包括在系統(tǒng)級測量中(有關這些器件的詳情請參見“常見變化”部分)。

理想情況下，第一級的輸入和最后級的輸出應設置系統(tǒng)的動態(tài)范圍(信噪比)。實際上，情況可能并非如此。在正交解調器之前放置級聯(lián)VGA不僅會給系統(tǒng)帶來更多增益，而且有利于整體系統(tǒng)噪聲性能，只要VGA的噪聲系數(shù)低于正交解調器，只要VGA仍具有增益，且未發(fā)生衰減。后續(xù)級的噪聲系數(shù)通過初始VGA的增益進行分頻處理。提供VGA (相對于僅提供固定增益放大器)的另一優(yōu)點是AGC環(huán)路可經(jīng)設計以調平正交解調器的輸入信號。這一限制施加于正交解調器和任何后續(xù)級的信號電平的能力非常重要。

中頻VGA和AGC環(huán)路

中頻VGA和AGC環(huán)路功能可通過 ADL5336來實現(xiàn)。它具有兩個可級聯(lián)VGA，每個VGA具有24 dB的模擬動態(tài)范圍，并且可以通過SPI端口以數(shù)字方式改變每個VGA上的最大增益。

為了實現(xiàn)信號調平AGC功能，每個 ADL5336 VGA具有平方律檢波器，通過可編程衰減器連接到輸出。檢波器將衰減器的輸出與63 mV rms的內部基準電壓進行比較。如果衰減器輸出與63 mV rms基準電壓間有差異，誤差電流便會產(chǎn)生并集成到CAGC電容內。AGC環(huán)路通過將DTO1/DTO2引腳連接到GAIN1/GAIN2引腳關閉。為了使AGC環(huán)路正常工作，將MODE引腳拉至低電平，從而產(chǎn)生負VGA增益斜率。

每個 ADL5336 VGA具有允許的輸入功率范圍，AGC將在此范圍內調平至特定設定點。在該范圍以外，VGA輸出隨輸入一起按dB遞增或遞減(假定VGA未處于壓縮狀態(tài)或信號不在噪底內)。

IQ解調器

信號從 ADL5336 路由至 ADL5387，在此接受解調并將頻率轉換為零中頻。 ADF4350 頻率合成器可向ADL5387提供所需的2×LO信號(參見“常見變化”部分);但實際測試使用信號發(fā)生器代替 ADF4350 。

ADL5387 使用兩個雙平衡混頻器，一個用于I通道，一個用于Q通道。提供給混頻器的LO使用2分頻正交分相器生成。這為I和Q通道提供了0°和90°信號。 ADL5387在RF輸入至基帶I和Q輸出之間提供約4.5 dB的轉換增益。

低通濾波器、基帶VGA和ADC驅動器

低通濾波、基帶增益和ADC驅動器功能全部使用 ADRF6510來實現(xiàn)。施加于 ADRF6510 的信號現(xiàn)在具有獨立的I和Q路徑，信號首先通過前置放大器放大，然后進行低通濾波，以抑制任何不需要的帶外信號和/或噪聲，最后通過VGA放大。

ADRF6510 的每個通道可分為三個級：

前置放大器

可編程低通濾波器

VGA和輸出驅動器

通過GNSW引腳，前置放大器具有6dB或12dB的用戶可選增益。低通濾波器可通過SPI端口設置為1MHz至30MHz的轉折頻率，步進為1MHz。VGA具有50dB增益范圍，增益斜率為30mV/dB。VGA增益通過GAIN引腳控制，GNSW引腳被拉低時范圍可為0.5dB至+45dB，GNSW引腳被拉高時范圍可為+1dB至+51dB。輸出驅動器能夠將1.5Vpp差分電壓驅動至1k負載內，同時保持高于60dBc的HD2和HD3。

可施加于低通濾波器同時仍在 ADRF6510內保持可接受的HD電平的最大CW信號為2Vpp。如果存在較大帶外干擾源且可能造成 ADL5387 和/或ADRF6510的輸入過載，帶外干擾源(及所需的帶內信號)可通過 ADL5336VGA予以衰減。一旦帶外干擾源被ADRF6510的低通濾波器抑制，所需信號可使用XAMPVGA(緊隨 ADRF6510的濾波器)放大。

ADRF6510發(fā)出的IQ信號可施加于適當?shù)哪?shù)轉換器(ADC)，例如AD9248。

測量結果

4-QAM、5 MSPS調制信號被施加于ADL5336的輸入。有關測試設置的更多信息，請參見“電路評估和測試”部分。

EVM衡量數(shù)字發(fā)射機或接收機的性能質量，反映幅度和相位誤差所導致的實際星座點與理想位置的偏差。如圖2所示。