曩昔十年中,无线电接纳架构如无线通讯与军事体系等都得到了极大的开展,这在很大程度上得益于高速模数转化器 (ADC) 的改造。十年前,大大都无线电设备树立在较为根底的超外差结构上,且具有多个下变频级。其时,咱们见证了高 IF (中频) 结构中呈现单个下变频级的改变。这得益于ADC带宽、采样速率与功用等的明显改进,这些明显的改进使第二或第三奈奎斯特区域的信号采样得以完成。ADS62P45 ADC就是引领这次改变的一个典型代表。现在,ADC技能进一步得到改进与提高,使得无线电中最终一个下变频级也得以消除,然后支撑直接射频(RF)采样接纳机。参见图1。
可用于直接射频采样无线电架构的ADC现已上市多年,例如德州仪器(TI)的ADC12J4000。不过,ADC32RF45是第一个完成直接射频采样的ADC,直接射频采样可对抗超外差和高中频结构的动态规模。在零中频结构中(零中频结构是极点宽频体系的首选架构),ADC32RF45率先在单个设备上运用2GHz杂乱信号带宽。
图1:无线电接纳器架构演化
正如大都规划师所知道的那样,数据转化器的功用只与体系中其它%&&&&&%(%&&&&&%)平起平坐。运用恰当的设备就能够完成或损坏直接射频采样接纳机或宽带零中频接纳机。图2为组成信号链的一些设备,请细心检查图例,接下来咱们将对其间一些设备进行更深化的了解。
图2:直接射频采样的信号链解决方案
射频采样接纳机或宽带数字转化器的五大组件
若仅仅简略看看数据表,要选出彼此匹配的设备是比较困难的。这里会给出图2中五大组件的相关布景(包括ADC),然后呈现出完好、简化与/或改进的射频采样接纳机或宽带零中频接纳机。此解决方案可用于无线根底设施、军用雷达、电子作战或宽带通讯测验设备体系。
数据转化
ADC32RF45是射频采样接纳机的中心与魂灵地点。它具有-155dBFS/Hz的噪音基底,使信号直接采样的射频频率到达4GHz;可是它需求一个高品质的采样时钟,然后防止由高中频结构所完成动态规模的下降。关于4GHz以上的信号,可凭借射频组成器在宽带高中频结构或零中频结构中运用ADC32RF45。高采样速率,加上单一封装中的两个通道,意味着您能够运用最小的2GHz信号带宽的零中频接纳机,并最小化ADC通道间的I/Q不匹配现象,不过这需求鼓励放大器的协助,鼓励放大器也需求十分小且匹配性高。
ADC32RF45包括四个集成数字下变频器(DDC),每个通道两个,用于为逻辑器材的处理进行分流。DDC可通过每个通道运用的最多三个数控振荡器,将所需信号混合到I/Q基带,用于调查或载波跳频运用。接下来,抽取滤波器下降数据速率以完成直接射频采样,带来的优点是高ADC采样速率,一起下降对信号处理和ADC接口的要求。抽取的信号随后会发送至现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP),进行额定的基带处理。
信号放大和单端至差分转化
放大器驱动直接射频采样结构和宽带零中频结构中的ADC。LMH3404的双通道与全差分放大器在运转于从直流到2GHz的体系中,与射频采样ADC合作杰出,这得益于LMH3404的7GHz频宽。规划LMH3404的意图是用来代替变压器 (平衡-不平衡转化器) ,为ADC履行单端至差分信号转化,一起供给18dB增益。与变压器比较,其优势在于可一向降至直流,这是宽带零中频体系所需求的。调配ADC32RF45后,LMH3404就能树立用于宽带通讯和测验的小型高功用2GHz带宽零中频接纳机。双通道放大器具有优秀的通道间增益与相位匹配功用,限制了体系所需数字失配校对量。
记时
在射频采样无线电中,采样时钟的质量好坏对体系发生的信噪比(SNR)具有激烈影响。LMK04828是兼容JESD204B的超低噪音时钟颤动清除器,可生成小于100fs颤动、具有射频采样才能的时钟,一起具有一系列缩短或简化体系的特性。因支撑最多七个JESD204B设备,LMK04828可认为多个ADC32RF45 ADC、数字模仿转化器(DAC)、FPGA或DSP记时。LMK04828还能够生成体系参阅(SYSREF)信号,用于JESD204B体系中确定性推迟,而数字和模仿推迟可协助满意每个JESD204B设备的要害计时需求。
关于具有高质量时钟的体系,LMK04828能够作为一个时钟分配设备,一起仍具有SYSREF生成和推迟功用。关于一切根据ADC32RF45的体系,我引荐运用LMK04828。
射频组成
高功用计时的另一个挑选(尤其是关于直接射频采样结构)是运用LMX2592射频组成器,并结合LMK04828。LMX2592的高输出摆幅和低相位噪声使它能完成具有12kHz-20MHz积分带宽的,并小于50fs均方根(RMS)的颤动,完成高射频频率下信噪比的多分贝改进,如图3所示。LMK04828作为LMX2592的参阅时钟,一起也为JESD204B子类1确定性推迟生成SYSREF信号。
图3:LMX2592在6GHz输出频率的颤动功用
关于载波频率4GHz以上(C波段或X波段)的体系,LMX2592能够作为本地振荡器 (LO),生成高达9.8GHz的信号,并将希望信号混合至相对高(最高4GHz)的中频。ADC32RF45能够直接采样中频信号,中频信号带宽可达1GHz,用于创立宽带、高频、高中频的结构。
别的,LMX2592可在零中频结构中用作本地振荡器,调配ADC32RF45可完成高达2GHz信号带宽。
数字信号处理
ADC32RF45一般与FPGA衔接;但是,ADC32RF45的JESD204B数字输出在运用ADC的DDC功用时,能够直接衔接66AK2L06多核数字信号处理器(DSP)以及ARM®片上体系(SoC)。ADC32RF45直接衔接到SoC可通曩昔除相衔接的FPGA来削减体系的尺度、分量与功率(SWaP)。
66AK2L06包括具有DDC和数字滤波功用的可编程数字前端(DFE),它可扩展ADC32RF45的处理功用,完成多载波射频体系的额定子频段或过滤。此外,DFE包括自动增益控制(AGC)功用,以维护ADC32RF45,并坚持最优化ADC功用。《KeyStone II器材DFE用户攻略》供给了更多关于ADC32RF45功用的见地,以及 JESD204B可答应的线路和速率。66AK2L06 SoC集成了快速傅里叶变换协处理器(FFTC),然后以10-15倍速加速杂乱的FFT/iFFT操作,是低推迟运用的抱负挑选。
定论
ADC32RF45使得规划者在架构直接射频采样无线电设备时不用进行动态规模权衡。本文中说到的德州仪器最佳信号链组件与ADC32RF45调配,将使体系功用最大化:
• LMH3404可作为直流至2GHz ADC鼓励器,可替代单端至差分转化变压器(平衡-不平衡转化器),具有直流耦合功用,并供给18dB增益。
• LMK04828生成或分配射频采样所需的高功用时钟。
• LMX2592供给一个更高功用的计时挑选,在载波频率超越4GHz(C波段或X波段)的体系中充任本地振荡器组成器。
• 将JESD204B输出衔接到66AK2L06 DSP ,可削减尺度、分量与功率(SWaP)。