借助差分接口改善射频收发器设计性能

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

AD9122测试条件	AVDD33 = 3.3 V, DVDD33 = 3.3 V,  DVDD18 = 1.8 V, CVDD18 = 1.8 V
参数	值	备注
满量程输出电流	8.66 mA	最小数字满量程设置
	31.66 mA	最大数字满量程设置
Output Resistance	10 M?

 

ADL5372 测试条件	VS = 5 V, TA = 25°C, fLO = 1900 MHz, fIF = 140 MHz
参数	值	备注
输出功率	7.1 dBm	VIQ = 1.4 V p-p 差分l
I和Q输入偏置电平	0.5 V	推荐
差分输入阻抗	2900 k?

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。

为了保证发射链路提供11 dBm平均发射功率，Tx信号链内后端需要具有26 dBm 的P-1dB的PA驱动器。如果需要2 dB插入损耗的RF滤波器以抑制LO馈通和调制器边带输出，那么增益模块和PA驱动器必须提供23 dB的总增益。针对此应用，建议使用具有集成式增益模块、数字控制衰减器和PA驱动器的VGA ADL5243。

结束语

本文介绍了ZIF和超外差式接收机解调器、IF VGA、混频器和ADC模拟端口差分设计，以及TxDAC与FMOD之间的发射机差分接口，其中均使用ADI器件作为信号链有源部分。另外还提供了设计用于这些电路的应用滤波器的增益计算和仿真结果。本振差分接口设计以及其他相关设计详情请参阅以下参考文献。

参考文献

Circuit Note CN-0018, Interfacing the ADL5372 I/Q Modulator to the AD9779A Dual-Channel, 1 GSPS High-Speed DAC.
Circuit Note CN-0134, Broadband Low Error Vector Magnitude (EVM) Direct Conversion Transmitter.
Calvo, Carlos. "The differential-signal advantage for communications system design." EE Times.

作者：Mingming Zhao，ADI公司

作者简介

Mingming Zhao是ADI北京分公司的一名现场应用工程师，主要负责RF和高速转换器产品应用。他于中国科学院获得电磁和微波技术专业硕士学位之后，在大唐移动通信设备有限公司担任RF工程师两年多，随后在2010年加入ADI公司。