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高性能零中频和复合中频接收器电路ADC的驱动设计

作者:时间:2021-12-28来源:电子产品世界收藏

作为整个通信环节的重要组成部分,射频前端如今正受到市场的高度关注。受5G通信对移动终端需求和单机射频芯片价值增长的双重驱动,射频前端芯片行业的市场规模持续快速增长。根据YOLE的统计数据,2018年全球射频前端芯片消费量为96亿个,预计未来随着5G的不断发展,2023年全球射频前端芯片消费量将增长至135亿个。同时,根据QYRElectronicsResearchCenter的统计数据,从2010年至2018年全球射频前端芯片市场规模以平均每年13%的速度增长,2018年达149.1亿美元,2020年达到189.7美元,2023年达到313.1亿美元,未来5年复合增速高达16%。

本文引用地址:http://www.lesgarconsaussi.com/article/202112/430621.htm

作为终端通信的基础,射频前端芯片发挥着无线通讯系统“接收机”和“发射机”的作用,通过对通讯信号进行转换、合路、过滤、消除干扰、放大,最终实现无线信号接收和发射。在射频信号链中要优化前置模数转换器(ADC)信号,必须对平坦度、带宽、阻抗和增益进行取舍。射频放大器作为射频前端的核心器件,其对ADC信号的优化起着关键性的作用,本文以ADI公司提供的全差分放大器ADL5580为例,解读为与ADC的连接提供关键而又方便的解决方案设计思路。

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ADL5580是一款高性能、单端或差分放大器,具有 10 dB 的电压增益,并针对直流至 10.0 GHz 范围的应用进行优化。该放大器在很宽的频率范围内,提供 2.24 nV/√Hz 的低折合到输入 (RTI) 噪声谱密度 (NSD)(在 1000 MHz 时),并针对失真性能进行了优化,因此是高速 12 位至 16 位ADC的理想驱动器,非常适用于高性能、零中频 (IF) 和复杂 IF 接收器设计。此外,ADL5580通过使用两个外部串联电阻,可以将差分输入的 10 dB 增益选择改为较低的增益值,因此可在 0.5 V 输出共模电压下,保持低失真,在高达 1.4 V p-p 的全部电平下,可以灵活驱动 ADC,例如对AD9213这类高速ADC实施直接终止。可以说,该产品堪称高速12位至16位 ADC的理想驱动器。

5G时代的开启,使得用户端的通信设备更加轻薄小巧,这对射频器件的体积、性能以及集成化提出了更高的要求,对射频厂商也提出了更高的技术要求。射频放大器的主要技术指标体现在频率范围、增益、噪声系数和回波损耗上目前市场选择对于射频放大器的考量主要在宽频率范围、线性OIP3性能、噪声系数这些指标上。射频全差分放大器作为放大器里的细分类别,依靠高宽带以及出色线性度和噪声性能可取代射频信号链中的无源平衡-非平衡变压器和增益级。

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ADI的这款全差分放大器 ADL5580采用 +5 V 和 -1.8 V 电源供电,正负电源电流典型值分别为 +276 mA 和 -224 mA。该产品具有电源禁用功能,当电源禁用时,放大器消耗 2 mA 电流,同时还针对在直流至 10.0 GHz 频率范围内的宽带、低失真和低噪声操作进行了优化。这些属性与其可调的增益功能一起,使得该产品成为适合驱动各种 ADC、混频器、Pin 二极管衰减器、表面声波 (SAW) 滤波器和多种离散射频 (RF) 套件的首选。

值得一提的是,ADL5580采用了高速硅锗 (SiGe) 工艺制造,采用紧凑式 4 mm x 4 mm 20 端子网格阵列封装封装。根据基站的要求,整个信号链可以用CMOS开发,或者更有可能的是,采用多种技术的混合开发,为信号链提供较佳性能。例如,一种常见的配置是使用具有高性能SiGe BiCMOS IF 到毫米波转换的CMOS数据转换器。

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5G波束成型可采用多种技术实现,具体取决于系统需求。功率放大器技术的选择基于综合考虑所需的变送器功率、天线增益(元件数)和所选技术的RF发射器功率水平。可以在前端使用II-V技术(低集成方法)或使用基于硅的高集成方法,通过较少的天线元件来实现所需的EIRP。每种方法都有各自的优缺点,而实际的实现取决于工程在规模、重量、直流功耗和成本方面的权衡。

当今,更高的数据传输速率推动了对更高无线电信噪比的需求,这也意味着对射频放大器而言更高线性度射频组件需求。不仅在材料上各厂商开始寻找新替代品,在线性化技术上也通过增加采样频率和增大量化阶数的办法来抵消高阶互调失真。ADI可以提供不同的组装和工艺技术进行设计的射频放大器,以提供各种集成功能,支持特定的操作模式,并提供优化的性能特性,以满足各种射频信号链的设计。除此之外,ADI还凭借广泛的RF、微波和毫米波解决方案的组合,以及深厚的系统设计专业知识,能够提供性能出色的产品及解决方案,以支持通信、测试和测量仪器、工业、航空航天和防务等应用的。



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