借助差分接口优化射频收发器设计性能

Ω，输出阻抗为500 Ω。采用这种配置，整个信号链的增益如下：

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

　　超外差式接收机接口设计和增益计算

　　超外差式接收机设计中，系统使用交流耦合，因此设计超外差接收机电路时不必考虑直流共模电压匹配。

　　许多混频器，例如ADL535x和ADL580x，具有200 Ω的差分输出阻抗，因此不同输出阻抗呈现不同功率增益和电压增益。

　　图3显示了超外差式接收机的一个通道，该器件采用以下元件：低噪声放大器ADL5523具有LO缓冲器、IF放大器和RF巴伦的双通道平衡混频器ADL5356；带通或者低通滤波器；双通道、超低失真IF VGAAD8376另一个低通或者带通抗混叠滤波器；双通道IF接收机AD6642

　　图3.超外差式接收机框图（仅显示一个通道）

　　该设计使用140MHz 中频和20MHz带宽，因此器件连接时可采用交流耦合。

　　AD5356在200 Ω负载下具有最佳性能，而AD8376的输入阻抗为150 Ω。因此，为了抑制混频器输出杂散并提供良好的阻抗匹配，差分LC滤波器必须具有200 Ω的输入阻抗和150 Ω的输出阻抗。在某些应用中，需要通过过渡带极窄滤波器抑制频带外信号，可使用差分SAW滤波器来实现，但这会给接收机信号链引入过大的损耗和群延迟。四阶差分带通巴特沃兹滤波器可适合许多无线接收机，因为前端RF滤波器可以为带外干扰提供足够的衰减。

　　表3. ADL5356和AD8376接口和增益参数

　　AD8376的电流输出型电路具有高输出阻抗，因此其差分输出需要接150 Ω电阻实现电压输出。另一个差分滤波器放置在AD8376和ADC之间，用于衰减二阶和三阶谐波失真成分，因此该150 Ω负载可以被分成两部分。首先将300 Ω电阻安装于AD8376的输出端。另一个300 Ω电阻由两个165 Ω电阻和ADC的3 kΩ输入阻抗构成。两个165 Ω电阻同时为ADC输入提供直流共模电压。LC滤波器的输入和输出阻抗均为300 Ω。对于高中频应用，信号源和负载的阻抗的完美匹配是非常重要的。完整接口如图4所示。

　　图4.超外差式接收机接口框图和滤波器仿真结果

　　此接收机中，混频器之前放置一个20 dB LNA。混频器之后的滤波器具有2 dB插入损耗；AD8376与ADC之间的滤波器具有1.2 dB插入损耗。AD8376增益设置为14 dB，以便提供足够的余量来应对温度变化。接收机的总体增益为：

　　20 dB + 8.2 dB – 2 dB + 14 dB – 1.2 dB = 39 dB.

　　为将ADC输入电压限制在2 V p-p以下，传输到150 Ω电阻（300 Ω || （165 Ω × 2） || 3 k Ω）的功率应小于5.2 dBm。因此对于单音信号，接收机最大输入功率为–33.8 dBm。如果输入信号是10 dB PAR调制信号，使用此增益设置的最大输入信号为–40.8 dBm。

　　发射机接口设计和增益计算

　　对于发射通道设计，ZIF和超外差式架构具有相似的接口特性，均需要在TxDAC®与调制器间执行直流耦合。大多数调制器的中频输入电路需要外部提供直流偏置；TxDAC输出可为直流耦合模式下的调制器提供直流偏置。大多数高速DAC是电流输出架构，因此需要外输出电阻才能为调制器产生输入电压。

　　图5显示了超外差式或ZIF发射机，该器件采用以下元件：TxDACAD9122、低通滤波器、正交调制器ADL537x、另一个RF滤波器、频率合成器ADF4350、数字控制VGAADL5243、功率放大器、用于控制功率放大器（PA）栅极电压的DACAD562x.

　　图5.发射机框图

　　对于AD9122，满量程输出电流可设置在8.66 mA与31.66 mA之间。对于大于20 mA的满量程电流，无杂散动态范围（SFDR）会变差，但DAC的输出功率和ACPR也随着满量程电流降低而减小。适当折衷的方案是将20 mA交流电流叠加于10 mA直流电平上，得到0 mA至20 mA的电流输出。

　　表4.AD9122和ADL5372接口和增益参数

　　ADL5372的输入电路需要0.5 V共模电压，由流经50 Ω电阻的10 mA直流电流提供。0 mA至20 mA交流电流由两个50 Ω电阻和一个100 Ω电阻共享。因此调制器输入的交流电压为20 mA × （（50 × 2） || 100） = 1 V p-p。TxDAC与调制器之间的滤波器用于去除高频杂散和谐波成分。滤波器的输入和输出阻抗为100 Ω。完整接口如图6所示。

　　图6.直流耦合发射机IF接口框图和滤波器仿真结果

　　采用50 Ω输出时，ADL5372的电压转换增益为0.2 dBm。使用13 dB PAR调制器信号时，平均功率必须至少减小15 dB，以便适应Tx数字预失真过程。ADL5372具有1 V p-p单音输入时，平均调制器输出功率为7.1 dBm – 2.9 dB = 4.2 dBm。如果考虑低通滤波器的2.2 dB插入损耗，平均输出功率为4.2 dBm – 2.2 dB = 2 dBm。这种状态下，调制器输出端平均输出功率为-10dBm。

为了