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AD6645型A/D转换器在软件无线电中的设计原理及应用

国外电子元器件 林相波 姚远程 赵裕民?? 2010年03月15日 ?? 收藏0

  1 引言

  A/D转换器在系统中所处的位置是很关键的,因为它直接反映软件化的程度.对理想的软件无线电而言,A/D转换器的动态范围必须为100dB~120dB,最大信号输入频率在1GHz~5GHz之间,目前器件发展水平很难实现这些技术指标,即使实现了这些指标,如此大的数据量也是后面DSP无法承担的,所以折中的方案就是进行中频采样.

  软件无线电是基于一种通用的硬件平台,通过加载不同的软件实现不同的无线通信功能.它是一种全新的开放式结构体系,其核心设计思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D转换器,在射频段将信号数字化,在DSP中用软件实现所有功能.受硬件发展水平的限制。目前存在二大瓶颈:

  一是A/D转换器的速率和性能;

  二是DSP的处理速度.

  2 选择依据

  A/D转换器的选择既要考虑A/D转换器的性能又要考虑能满足系统所要求的动态范围和性能指标。评价A/D转换器的性能指标主要有A/D转换位数、无寄生动态范围(SFDR)、信噪比(SNR)、转换速率、量化灵敏度等。一般来说A/D转换器的转换位数越多越好,转换位数越多,其动态范围就越高。由于本设计硬件平台中选用的HSP50214型可编程下变频器输入是14位,因此选用14位的A/D转换器。在目前的软件无线电中频方案里,一般都采用欠采样技术,采样频率一般为几十赫兹至上百赫兹,若对中频为70MHz、带宽为2MHz的信号(AM或FM)采用40MHz采样,由A/D转换器的理论SNR公式可知:

  SNR=6.02B+1.76+10Logl0(fs/2fmax)dB

  =6.02x14+1.76+10log10(40x106/2x71xl06)dB

  =81dB

  式中,B为A/D转换器的位数,f为采样速率,fmax为输入信号的最高频率。在实际测试中.A/D转换器的最后2位会不停变化,其有效位(ENOB)为12位,代人上式后可得SNR为69dB。所以AD6644和AD6645都能满足要求,由于AD6645的孔径抖动小于0.2ps,AD6645的孔径抖动小于0.3ps.所以在中频接收系统中用AD6645效果会更好一些。目前市场上的高速采样器件种类繁多,表1列出一些主流A/D转换器的主要技术参数。

一些主流A/D转换器的主要技术参数

  3 主要特点? AD6645,pdf datasheet (AD Converter)

  AD6645是宽带A/D转换器系列中继AD9042(12位41MS/s)和AD6640(12位65MS/s)、AD6644(14位,40MS/s,65MS/s)后的第四代产品,其主要特点如下:

  •   保持采样率可达80MS/s;
  •   工作带宽达270MHz;
  •   多音无寄生动态范围(SFDR)为100dB;
  •   对200MHz信号采样时采样抖动时间为Qlps;
  •   数字输出可以在3.3V下工作.便于与数字ASIC接口;
  •   功耗为1.5W。

  4 工作原理

  如图1所示.AD6645采用3级子区式转换结构.这种设计的好处是既保证了转换的精度和速度 又实现了较小的功耗和封装尺寸。AD6645有2个 互补的模拟输入端AIN和五AIN.2路输入经过缓冲 后先进入第一个保持器THl.ENCODE脉冲为高时 TH1处于保持状态.THl的保持值作为5位A/D转 换器ADCl的输入.其输出驱动1个5位D/A转换 器DACl。经过延迟后的模拟信号减DACl的输出 后在TH3的输入端产生第一个剩余信号,保持器 TH2补偿由ADCl造成的延迟。 在由1个5位ADC2、5位DAC2和1个TH4组 成的第二转换阶段中.TH4保持的第一个剩余信号 减去DAC2的量化输出产生第二个剩余信号作为 TH5的输人.TH5驱动最后1个6位A/D转换器 ADC3。将ADC1、ADC2和ADC3的输出相加并经数字误差校正逻辑修正后将得到并行输出的14位2进制补码数据。

AD6645的结构框图

  5 实际应用

  5.1 时钟输入电路

  为了保证14位的精度,对AD6645的采样时钟 质量要求较高且要具有低相位噪声。为了获得最佳性能.AD6645的时钟必须采用差分输入,时钟信号可通过1个变压器或电容器交流耦合到ENCODE和面ENCODE脚.这2个引脚在片内被偏置,无需外 加偏置电路。为了提高时钟信号的差分输入质量,本设计采用了Motorola公司的MCl00LNEl6型低 压差分接收器.它的抗抖动性能非常好。整个连接电路如图2所示。差分输出端Q和Q的电压较小, 和后面的AD6645输入电压不匹配,因此分别加上 偏置电压。

采样时钟电路


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AD6645? 软件无线电? DSP?

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