为不同接收机前端设计带通滤波器的谐振匹配方法

用Nuhertz Technologies提供的软件或Agilent Technologies的高级设计系统(ADS)完成。

在图1所示的电路中，使用ADS程序来设计四阶最平坦(巴特沃兹)低通滤波器。图4显示了源阻抗与负载阻抗为200 Ω、3 dB截止频率为300 MHz的低通滤波器设计。选择200 Ω阻抗是因为它是驱动器放大器和ADC的常用源阻抗与负载阻抗。首批元件是用于放宽驱动器要求的串联电感。

在图1的最终优化电路中，滤波器源阻抗约等于21.6 Ω;不过为设计滤波器的低通部分，选择了200 Ω，因为整体滤波器最终是谐振带通滤波器，更为重要的是，放大器和ADC必须接受正确的负载和源阻抗，以实现优化的线性度性能。其结果是阻抗不匹配带来了幅度损耗。

图4. 低通滤波器设计

低通滤波器设计通过建立谐振进行进一步调谐，以在目标频段内产生峰化。这样就得到了高中频下的窄带、带通滤波器。在ADC差分输入两端放置电感可使ADC的输入电容归零，并建立峰化。图5显示了用于决定谐振电感值的计算。在AD9467的3.5 pF源阻抗情况中，需要181 nH的并联电感才能让电容性电纳归零;结果仅剩RC并联等效电阻中的高阻抗阻性部分。为计算选择的谐振频率为200 MHz。

图5. 谐振匹配

测定性能

图1显示了最终电路配置。ADL5565的各输出端以5.6 Ω填充，以提高驱动器放大器的稳定性。建议的串联电阻一般介于数欧姆至数十欧姆间。更大的电阻值可提高稳定性;但不利的一面是功率损耗，因为串联电阻与ADC输入端的阻抗一起形成了分压器，导致信号衰减。

紧跟ADL5565输出端串联电阻的是1 nF隔直电容。其后是抗混叠滤波器，接着是310 Ω并联电阻，用以降低ADC的输入阻抗。最后，15 Ω电阻与ADC输入串联，将内部开关瞬变与滤波器和放大器隔离开。

图6和图7显示了所得抗混叠滤波器响应，1 dB带宽为41 MHz，3 dB带宽为89 MHz，以203 MHz中频为中心。图8显示了图1所示最终接收机电路的FFT频谱，其中SNR为72.5 dBFS，SFDR性能接近90 dBc。

图6. 抗混叠滤波器响应，FC = 203 MHZ

图7. 抗混叠滤波器响应，FC = 203 MHZ，1 DB和3 DB带宽

图8. 单频FFT曲线图，输入 = 203 MHZ，采样速率 = 245.76 MSPS

滤波器元件可使用ADS作为仿真工具进一步调谐，以将谐振尖峰偏移至所需的中频。例如，将抗混叠滤波器的并联8.2 pF电容更改为10 pF，可将谐振尖峰降低至180 MHz。图9至图11显示了此条件下的滤波器曲线和单频FFT性能。

图9. 抗混叠滤波器响应，FC = 183 MHZ

图10. 抗混叠滤波器响应，FC = 183 MHZ，1 DB和3 DB带宽

图11. 单频FFT曲线图，输入 = 183 MHZ，采样速率 = 245.76 MSPS

常见变化

驱动放大器和高速ADC具有许多组合;不过，为了获得最佳性能，必须注意ADC驱动放大器的输入和输出阻抗及ADC的输入电抗。各器件均有自己的阻抗特性。图1所示电路的常见变化是驱动AD9467的 ADL5562(3.3 GHz带宽)，采用适合宽带接收机应用的低通、抗混叠滤波器设计，如 电路笔记 CN-0227所述。

同样，电路笔记 CN-0110 介绍如何使用ADL5562差分驱动器放大器来驱动高中频交流耦合应用中的宽带宽ADC，例如AD9445 。作为需要可变增益的替代器件，可用AD8375 可变增益放大器取代ADL5565。AD8375是一款数字控制、可变增益、宽带宽放大器，可以在较宽的24 dB增益范围内提供精密增益控制，分辨率为1 dB。AD8376是AD8375的双通道版本。 电路笔记 CN-0002 介绍如何使用 AD8376 VGA来驱动高中频交流耦合应用中的宽带宽ADC。

电路评估与测试

图1所示电路使用AD9467评估板 (AD9467-250EBZ)来实现。AD9467评估板的底侧包括ADL5562和用于四阶滤波器的原型区域。ADL5562被ADL5565取代，因为这两款ADC驱动器引脚兼容。关于AD9467-250EBZ板的原理图、BOM和布局布线，请参阅用户指南 UG-200 。表2显示了为复制图1所示电路而需对AD9467评估板做出的修改。

本电路使用修改的AD9467-250EBZ电路板和基于HSC-ADC-EVALCZ FPGA的数据采集板来运行测试。这两片板具有对接高速连接器，可以快速完成设置并评估电路性能。修改的AD9467-250EBZ板包括本笔记所述的评估电路，HSC-ADC-EVALCZ 数据采集板与VisualAnalog评估软件一起使用，此外还使用SPI控制器软件来适当控制ADC并采集数据。

应用笔记AN-835 详细说明了如何设置硬件和软件，以运行本电路笔记所述的测试。

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