AD9371和ADRV9009射频端口硬件设计指南

发射机端口直流馈电

该系列收发器发射端口属于一个推挽的差分RF驱动器，与通常的RF放大器一样，需要直流馈电以提供功率，由此产生了两种馈电（即直流偏置）方式，一种是利用外部射频扼流圈进行馈电，另一种是利用RF变压器的重新抽头进行馈电（将变压的线圈作为射频扼流圈）。全功率输出情况下，每个差分输出端口的吸电流最大可达100mA，扼流圈和RF变压器/巴伦的参数选择对射频性能有重要影响，需要选择具有尽量小的直流导通电阻Rdrc的的器件以降低直流压降，电压降drop增加会导致发射机性能下降（输出P1dB，最大Pout等），选择一个相对于负载阻抗足够高的扼流电感(LC)，以避免降低输出功率（功率会通过扼流圈向电源泄露，也因此容易干扰其他电路），但是较高的扼流电感LC与较小的直流电阻两者是矛盾的（同体积下），实际设计中需要相互权衡。

实际选型经验：发射机直流偏置电流约100mA（满幅度功率输出），这里需要注意变压器能够承受的电流（mini的很多绕线变压器TC-1-13的最大电流30mA（0.25W），而TDK或mini（NCS1-292+）的LTCC变压器电流为200mA或3w），可以使用绕线扼流电感或者巴伦/变压器中心节点进行馈电，但需要注意选择低直流等效电阻的器件，以最小化直流压降，保证发射机性能；馈电电感量相对于负载阻抗必须足够大，才不至于造成输出功率下降，推荐的直流偏置网络是使用变压器中心抽头，这种偏置网络的器件数量和寄生参数均较小。

balun的不平衡是指将单端信号转换成差分信号时，差分信号的+、-信号不是完全幅度相等、极性相反的一对理想差分信号，它们的幅度和相位会有些差异。其原因主要是变压器初、次级线圈之间的寄生电容引起的。而且信号频率越高，这种差异越显著。解决方法可以用二个变压器级联，这样可以减轻幅度和相位的不平衡，其原理是/变压器级联之后，前级和后级的初、次级线圈间的寄生电容串联，容值变小。关于这个，maxim有application note专门讲用变压器做ADC的模拟前端的。

官方推荐的两种结构，其中第二种使****用的器件数量和寄生参数最少

另外两种馈电方式：注意隔直电容

发射机阻抗匹配设计方法

负载牵引和小信号匹配的差别：

1. 负载牵引：
2. 小信号匹配：基于传输增益的最大功率传输

使用负载牵引的方法：调整发射机差分阻抗，以达到输出功率和三阶交调节点的最佳平衡。

根据经验证实的数据，最佳发射机输出差分阻抗是50欧姆，注意以下几点：

1. 基波输出功率反比于负载阻抗的实部
2. 输出三阶交调点反比于负载阻抗的实部
3. OIP3对于容性负载相比感性负载要更高
4. 最优发射机差分输出阻抗是可以改变的

射频端口阻抗：

发射端口匹配网路

接收机端口

对于在接收端口使用外部LNA的应用，9371的噪声系数不是很重要，使用外部LNA允许使用简单的阻抗匹配拓扑，从而获得较宽的RF带宽。

布线优先级：射频信号好JESD204B信号优先级最高，JESD204B差分对间注意保留一定的隔离度

AD9371的可配置为宽带应用，此时需要使用宽带射频巴伦TCM1-83X+，该巴伦拥有较大的相位失衡，而TDK窄带的LTCC巴伦相位失衡小于5度（应小于5度，对于ADC前端同样如此），符合要求

接收端口设计

端口特性

单端和差分输入接口电路

Marchand Planer Balun（马相平面巴伦）的使用

Marchand Planer Balun很适合此处的应用，因为这类巴伦一般用LTCC工艺实现，可以做到0603或0805封装，占用体积小，也比绕线巴伦要结实。

当差分端口需要支流偏置时，可以从2脚进行馈电，不需偏置则根据外部需求使用直流接地或者AC接地。

6脚悬空

通用匹配网络拓扑结构

接收端口：RX，ORX，SnRx均适用，原理图设计时可以将同一位置处并联的RLC器件改为只有一个或者按图所示多个并联，因为实际匹配时基本只有一个器件（R、L、C），而PCB设计时可以将串联支路的多个器件重叠放置，只占用一个器件空间，而并联支路可以根据个人偏好选择是否重叠放置，总之尽可能减少阻抗不连续点和PCB面积。

接收端口匹配网路