32 dB的射频增益 - 一种射频收发器的优化方案

在ADL5380之前以级联方式插入的两个LNA实现了32 dB的射频增益。由于模数转换器被配置为2 V p-p满幅摆幅和78 Ω等效输入阻抗，它可以接收最大–34 dBm的单音RF输入信号。如果输入信号是具有10 dB峰均比(PAR)的调制信号，在不改变VGA设置情况下，接收机可以接收的最大输入信号为-41dBm。

　　换言之，电压增益可用于计算信号链链路预算。当输入端口阻抗等于输出端口阻抗时，电压增益等于功率增益。整个信号链的电压增益为：

　　32 dB + 5.9 dB – 0.5 dB + 16 dB – 1.5 dB – 8 dB = 43.9 dB.

　　对于单音信号输入，要获得2 V p-p摆幅范围，正确的输入功率为：

　　8 dBm – 43.9 dB + 10log (78/50) = –34 dBm.

　　用电压增益计算的结果与功率增益计算出结果是相同的。

　　某些应用中，ADL5380可能需要直接连接至AD6642，这种情况下，可为AD6642差分输入添加500 Ω电阻以改善匹配。ADL5380电压增益为6.9 dB，且具有与AD8366相同的共模问题。所以应使用160 Ω串联电阻和100 Ω并联电阻来实现500 Ω负载和所需的共模电压。同样，电阻网络可将电压增益衰减8 dB(功率则衰减4 dB)。

　　在ADL5380与AD6642间放置具有1.5 dB插入损耗的低通滤波器，从而滤除干扰频率成分。整个链路的输入阻抗为50 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.

　　3 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。