ADI实验室电路:灵活的中频至基带接收机解决方案

电路功能与优势

该电路是灵活的频率捷变中频至基带接收机。中频和基带 上的可变增益用于调整信号电平。 ADRF6510 基带ADC驱动器还包括可编程低通滤波器，可消除通道外阻塞和噪 声。

此滤波器的带宽可随着输入信号带宽变化而动态地调节。 这样可以确保由本电路驱动的ADC的可用动态范围得到充 分使用。

电路内核是IQ解调器。 ADL5387 基于2×LO的相位分离架构 支持宽频率范围工作。精确的正交平衡和低输出直流失调 确保了对误差矢量幅度（EVM）的影响极小。

本电路内所有元件间的接口均采用全差分式。如果不同级间需要直流耦合，相邻级的偏置电平彼此兼容。

图1. 直接变频接收机原理示意图（所有连接和去耦均未显示）

电路描述

接收机架构

本电路笔记中描述了接收机的直接变频（也称为零差或零中频）架构。与可以执行多次频率转换的超外差式接收机相比，直接变频无线电只能执行一次频率转换。一次频率转换的优势如下：

降低接收机复杂性，减少所需级数；提高性能和降低功耗

避免镜像抑制问题和不需要的混频产物；只需要基带上的一个LPF

高灵敏度（相邻通道抑制比［ACRR］）

图1显示了该系统的基本原理示意图，包括集成自动增益控制（AGC）环路的级联中频可变增益放大器（VGA），以及紧随其后的正交解调器、具有可变基带增益的可编程低通 滤波器。图1中以灰色显示的元件（ ADF4350 和 AD9248） 是为清楚起见，并不包括在系统级测量中（有关这些器件的详情请参见“常见变化”部分）。

理想情况下，第一级的输入和最后级的输出应设置系统的 动态范围（信噪比）。实际上，情况可能并非如此。在正交 解调器之前放置级联VGA不仅会给系统带来更多增益，而 且有利于整体系统噪声性能，只要VGA的噪声系数低于正 交解调器，只要VGA仍具有增益，且未发生衰减。后续级 的噪声系数通过初始VGA的增益进行分频处理。提供VGA （相对于仅提供固定增益放大器）的另一优点是AGC环路可 经设计以调平正交解调器的输入信号。这一限制施加于正 交解调器和任何后续级的信号电平的能力非常重要。

中频VGA和AGC环路

中频VGA和AGC环路功能可通过 ADL5336来实现。它具有 两个可级联VGA，每个VGA具有24 dB的模拟动态范围，并 且可以通过SPI端口以数字方式改变每个VGA上的最大增 益。

为了实现信号调平AGC功能，每个 ADL5336 VGA具有平方 律检波器，通过可编程衰减器连接到输出。检波器将衰减 器的输出与63 mV rms的内部基准电压进行比较。如果衰减 器输出与63 mV rms基准电压间有差异，误差电流便会产生 并集成到CAGC电容内。AGC环路通过将DTO1/DTO2引脚连 接GAIN1/GAIN2引脚关闭。为了使AGC环路正常工作， 将MODE引脚拉至低电平，从而产生负VGA增益斜率。

每个 ADL5336 VGA具有允许的输入功率范围，AGC将在此 范围内调平至特定设定点。在该范围以外，VGA输出随输 入一起按dB递增或递减（假定VGA未处于压缩状态或信号 不在噪底内）。

IQ解调器

信号从 ADL5336 路由至 ADL5387，在此接受解调并将频率 转换为零中频。 ADF4350频率合成器可向 ADL5387提供所 需的2×LO信号（参见“常见变化”部分）；但实际测试使用信 号发生器代替 ADF4350 。

ADL5387 使用两个双平衡混频器，一个用于I通道，一个用 于Q通道。提供给混频器的LO使用2分频正交分相器生 成。这为I和Q通道提供了0°和90°信号。 ADL5387在RF输入 至基带I和Q输出之间提供约4.5 dB的转换增益。

低通滤波器、基带VGA和ADC驱动器

低通滤波、基带增益和ADC驱动器功能全部使用 ADRF6510来实现。施加于 ADRF6510的信号现在具有独立 的I和Q路径，信号首先通过前置放大器放大，然后进行低 通滤波，以抑制任何不需要的带外信号和/或噪声，最后通 过VGA放大。

ADRF6510 的每个通道可分为三个级：

前置放大器

可编程低通滤波器

VGA和输出驱动器

通过GNSW引脚，前置放大器具有6dB或12dB的用户可选增益。低通滤波器可通过SPI端口设置为1MHz至30MHz的转折频率，步进为1MHz。VGA具有50dB增益范围，增益斜率为30mV/dB。VGA增益通过GAIN引脚控制，GNSW引脚被拉低时范围可为0.5dB至+45dB，GNSW引脚被拉高时范围可为+1dB至+51dB。输出驱动器能够将1.5Vpp差分电压驱动至1k负载内，同时保持高于60dBc的HD2和HD3。

可施加于低通滤波器同时仍在 ADRF6510内保持可接受的HD电平的最大CW信号为2Vpp。如果存在较大带外干扰源且可能造成 ADL5387 和/或ADRF6510的输入过载，带外干扰源（及所需的带内信号）可通过 ADL5336VGA予以衰减。 一旦带外干扰源被ADRF6510的低通滤波器抑制，所需信号可使用