AD9371

零中頻發(fā)射和接收的一個典型示例是 AD9371。如圖13所示，AD9371具有極高的功能集成度，集成了雙發(fā)射、雙接收以及多種額外的功能，包括觀察和嗅探接收器、集成式AGC、直流失調校正（LO泄漏控制）、QEC等。該產品具有較寬的射頻覆蓋范圍，從300 MHz至6 GHz。每個發(fā)射器均可覆蓋20 MHz至100 MHz的合成帶寬，而每個接收器則能覆蓋5 MHz至100 MHz的帶寬。雖然此器件瞄準的是3G和4G應用，但也是不超過6 GHz的許多其他通用無線電和軟件定義應用的理想解決方案。

圖13. AD9371集成式零中頻收發(fā)器

AD9371在12 mm × 12 mm的BGA封裝里集成了完整的系統(tǒng)功能，包括前面討論過的依賴于頻率的所有器件，以及所有校準和對齊功能。在圖4所示接收功能的基礎上，圖14增加了必要的發(fā)射功能，造就了一種非常緊湊的雙收發(fā)器設計。功耗取決于確切的配置，包括帶寬和實現(xiàn)的功能，但是，AD9371的典型功耗僅為4.86 W，包括維持LO泄漏和鏡像抑制的數(shù)字功能。

圖14. 零中頻收發(fā)器的典型布局

AD9371的關鍵性能指標

噪聲系數(shù)

圖15和圖16展示了AD9371的典型噪聲系數(shù)特性。第一張圖展示了較寬的射頻頻率，在該頻譜中，噪聲系數(shù)相對平坦。該器件的輸入結構采用衰減器的形式，因此，對于每dB，噪聲系數(shù)增加1 dB。假設最差條件噪聲系數(shù)為16 dB，衰減為零，外部增益差異允許約4 dB的衰減，則可假設總噪聲系數(shù)為20 dB。對于一個提供至少24 dB增益的外部LNA (0.8 dB)，系統(tǒng)噪聲系數(shù)為2 dB。

圖15. AD9371噪聲系數(shù)（0 dB衰減和40 MHz帶寬）

在圖16中，噪聲系數(shù)為帶外阻塞相對于AD9371輸入的函數(shù)。設外部增益為24 dB，在相對于天線連接器–24 dBm處，會相對于該器件輸入出現(xiàn)0 dBm。如果只考慮AD9371的影響，若集成接收器下降3 dB，則噪聲系數(shù)的總體下降幅度約為1 dB。

圖16. AD9371 NF與帶外信號功率的關系

鏡像抑制

與LO泄漏類似，接收鏡像抑制可基于圖17所示信息進行估算。當天線端的典型輸入電平為–40 dBm時，則可以估算出，鏡像要優(yōu)于比天線端口低80 dB或–120 dBm的水平。

圖17. 接收器鏡像抑制

結論

雖然從歷史上來看，零中頻架構一直局限于低性能應用，但是，AD9371一類的新產品卻具有改變現(xiàn)狀的性能。這些器件不但能提供比肩中頻采樣接收器的性能，同時還要更進一步，通過對無線電進行分區(qū)，形成了更加強大的架構，不但能降低制造成本，還能在部署后降低運營成本。低成本解決方案設計不再需要犧牲無線電性能，使得用戶可以集中時間和資源去開發(fā)應用，無需擔心無線電的實現(xiàn)問題。

參考電路

1雖然本文主要討論接收器，但對發(fā)射器同樣適用。對于發(fā)射器， 零中頻成為公認的高性能架構已經超過十年。

2如本文所述，典型的零中頻接收器在同一封裝中還包括一條完整 的發(fā)射路徑 (AD9371)。

3R. H. Walden."模數(shù)轉換器調查與分析"。IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 1999年4月.

4Boris Murmann. "1997-2015年ADC性能調查."斯坦福大學，2015年。