一文详解DAC多频段发射机的线性评估

新兴的射频数据转换器——即RF DAC和RF ADC，就架构意义而言，使小型多频段收发器的创建变成了一种可能。但这些新设备固有的非线性却是绊脚石。例如，RF设备的非线性在频域有两面：带内和带外。带内非线性指的是TX带内不必要的频率，而带外非线性则指的是TX带外的寄生频率。

在爱尔兰贝尔实验室，我们创建了一个灵活的软硬件平台，用以对下一代无线系统的潜力股RF DAC进行快速评估。这个研发项目有三大关键元素：高性能的Xilinx FPGA，Xilinx知识产权IP及MATLAB。我们在试图尽量少使用FPGA资源的同时，又尽可能保持系统的灵活性。以下为系统框图：

我们挑选了Analog Devices公司最新的RF-DAC评估板（AD9129和AD9739a）和Xilinx ML605评估板。ML605评估板配有Virtex-6XC6VLX240T-1FFG1156 FPGA器件，使用快速开关I/O （高达710 MHz）和串并收发器单元（高达5 Gbps）来联接RF DAC。

设计有关FPGA的部分中涵括了时钟分配单元、基于状态机的系统控制单元和DDS基于内核的多频声生成单元。另还包含了两个建立在块RAM的单元：基于BRAM的小型控制消息存储单元（cRAM内核）和基于BRAM数组的用户数据存储单元（dRAM 内核）。

设计有关FPGA的部分中涵括了时钟分配单元、基于状态机的系统控制单元和DDS基于内核的多频声生成单元。另还包含了两个建立在块RAM的单元：基于BRAM的小型控制消息存储单元（cRAM内核）和基于BRAM数组的用户数据存储单元（dRAM 内核）。

时钟就是FPGA的生命。为确保多个时钟在FPGA内存库内的合理分布，我们筛选了Xilinx时钟管理内核，该内核能以简单互动的方式对时钟进行定义和说明。状态机周围还建立了紧凑的指令内核，用以充当系统控制单元。

我们设计了两款测试方案：连续波（CW）信号测试（xDDS）和带宽信号测试（xRAM）。多频连续波测试一直是射频工程师测试射频组件非线性特征的首选。秉承相同的测试理念，我们又创建了一个基于直接数字合成器（DDS）的可调四频段逻辑内核，该内核可以在两个独立的频带中，使用一对深浅不一的信号来刺激RF DAC。通过单独调整四频段，便可以评估RF DAC的线性性能——即，在频域的位置及互调刺激的功率。CW信号测试则是一个固有的窄带操作。为进一步评估RF DAC的宽带性能，则必须使用并发多波段、多模信号，如：双模UMTS和LTE2.1 GHz和2.6 GHz信号。

选择MATLAB作为主机软件的原因是，其在数字信号处理（DSP）方面具有诸多优势。并且，MATLAB也可以提供一个名为GUIDE的实用工具，用于布局为平台创建的图形用户界面（GUI）。以下图表对GUI进行了说明：