ETC AD607

-12-
2000年 第 9期 zO00年 9月
[email protected] 电弓竞器件》
●新 特 器 件 应 用
低 功托接 收机 中频 弓系铊 葱 片 ADm7
西安电子科技大学
陕西鼓风机 (集 团)有 限公司
欧阳
李斌涛
IF Sub-syste■ m Chip AD}607in a]Receiver with
Low Power Dissipa“ on
Ou Yang
摘要 :川X"为
Li BintaO
3V低 功耗接收机 中频子 系统芯 片 ,带 有 自动增 益控 制 (AGC)的 接收信 号 强度指示 (RSSI)
功能。该器件 可用于 GSM,CDMA,TDMA和
TETRA等 通信 系统的接收机 、卫 星终端和便携式通信设各
点介 绍 了应用设 计 中的 几 个 问题和典型应用电路 。
特 '点 与性能参 数 ,并 重・
中。文 中介 绍 了 AD⑽ 7的 原 理 、
关键词 :接 收机 ;中 频子 系统 ;CDMA;^AGC;ADω 7
文章编号 △OO6-⒆ 77(2000)∞ —OO12— ⒄
文献标识码 :B
分类号 :TN呢 5+△
1
概 述
ADC07为 3V低 功耗接收机 中频子系统 ,其 输
入 频 率 高 达 50MHz, IF范 围 为 4OOkHz歪 刂
12MHz。 该芯片包含了一 个混频器 中频放大器 、IQ
解调器 、锁相正交振荡器 、AGC检 测器和 一个偏置
系统 。
ADb07的 低 噪声 高 内插 混 频器使 用 双平 衡 形
式 的 Glbert类 型的单元 。AD607的 混频器单元还
包含 一个本地振荡器预放大器 ,它 使得本振输 入 电
平可低 至 一16dBm。
ADT015(GSM)等 基带转换器接 口。与 中频保持相
锁定 的正交 VCO驱 动 I和 Q解 调器 。当 ADb07的
正交 VCO与 输入信号保持相位锁定 时 ,I和 Q解
调器还可解调 AM信 号 。该
VCO还 可与外部 的拍
频振荡器保 持相位 锁定 ,这 时解调 器用作 CW或
SSB接 收 的 乘 积 检 测 器 。 AD607还 可 用 于 解 调
BPSK信 号 ,这 时外 部 的 Costas环 路 用 于载 波恢
复。
ADs07的 主要 特点如下 :
。
一
●集成 了完整的接收机 ,具 有 15dBm到 1dB
的压缩 点 和 一sdBm输 人 三 阶 内插 点 (IP3)以 及
增 益 控 制 端 可作 为手 调 增 益 控 制 的输 人
(MGC),或 自动增益控制 (AGC)的 RSSI输 出。在
500MHz的 RF和 LO带 宽
MGC方 式 时 ,AD607从 外 部 的 AGC检 测 器 或
AGC;
DAC中 得到外部增益控制 电压 。在 AGC方 式时 ,芯
片 内的检测器 和外部 的来 自 AGC环 路 的平均 电容
使得 IF输 出可保持在 ±sO0mV。 这样 电容上 的电
压足 以提 供
,可 与 AD7013(IS54,TRTRA,MAST)或
Gs1504
数 字 转 换 开关
Gs1504
Gs 150
●正交解调器可用 于锁相正交振荡器
,可 对
400kHz到 12MHz的 中频 信 号进行解 调 ,并 可解调
AM、 CW和 SSB信 号
;
CMOS兼 容 的低 功耗 控 制
● 可 与基 带转换 器
Gs 150
;
ADT013和 Nγ 015接 口
;
各等。
、
另外 ,GS15⒄ 亦可应用于多路 串行
数字传输 系统 中 ,图 6给 出了 GS15⒄ 在
Gs 150
总线
图6
●线性 中频放大器 ,带 有 RSSI输 出的 MGC或
● 低 功 耗 :3V电 源 时功 耗 为 犭 mW,具 有 与
RSSI输 出。
I路 的解调器和 Q路 的解调器提供 了正交基带
输出
;
GS1504在 串行数字传输 系统 中的应用
串行数字传输 系统 中的应用 图。
收稿 日期 :2000-3-⒛
咨询编号 :0OO904
低功耗接 收机 中频子 系统芯 片 ADC07
表
名称缩写
管
FDIN
频率检测器输 人
M1
PRUP
公共端 1号
∞
‰ er一 up控 制 输 人
10
置为 饰 挖
射频前端 和主偏置 的电源公共端
3V/SV兼 容 的功耗控制端 ,逻 辑 1对 应高功耗 ,最 大输人 电平 =VPS1=VPm
LQIP
本振输 入
交流耦合本振输 入
RF低 输人端
RF高 输人端
通常连接到交流地
增益参考输 人
高阻抗输 人 ,通 常为 1.5V,用 于设定增益
混频器输 出
高阻抗 ,单 边电流输出,最 大输出电流为 ±犰认(最 大输出电压 ±1.3V)
电源中点偏置产生器的输出端(VMD=VPG/z)
GREF
MXOP
q淡 D
ImI
交流耦合 的射频输 人 ,最 大 电平 ±弘mV
电源 中点偏置 电压
IF高 输 人
IFLO
IF低 输入
GAIN/RSSI
增益 控 制 输 人 /RSI
交流耦合 中频输 入 ,最 大 电平 ±“ mV
IF输 人 的参考点
高阻抗输出 ,使 用 3V电 源时输 出为 0~2V,使 用 内部 的 AGC检 测器时可提
供 RBI输 出,RSSI电 压 为迕接该端的 AGC电 容两端的电压
IF级 和解调器 的电源公共端
COM
输出
公共端 2号
IFOP
F输 出
DMIP
解调器输 人
VPm
VOPS电 源 2号
QOUT
正 交输 出
同相输 出
低 阻抗 I路 基带输 出 ,采 用交流耦合 ,⒛ k0负 载时 的满 幅输 出为 ±1。 ⒛ V
19
IOUT
FLTR
20
VPS1
PLL环 路滤波
VPOS电 源 1号
到混频器 ,低 电平
14
● ADC07可 广 泛 用 于
和
IQ解 调器正交振荡器 的 PLL输 人端 ,为 来 自外部振荡器 的 ±硐 0mV电 平 ,偏
RFLO
RFHI
7
1 ADC07的 引脚功能
描述
名称
低阻抗单边 电压输 出 ,最 大 +5dBm
到 I和 Q解 调 器 的输 入 ,在 IF>3MHz时 ,最 大 输 人 为 ±150mV,在 IF<
3M比 时 ,最 大输 人为 ±75mV
高 电平 IF,PLI'和 解调器 的电源
低 阻抗 Q路 基带输 出 ,采 用交流耦合 ,z犰Ω 负载时 的满 幅输 出为 ±1。 ⒛ V
串联 RC PLL环 路滤波 ,连 接 到地
2。
PLL和 增益控制 的电源
GSM,CDMA,TDMA
TETRA接 收机 、卫 星终 端 和 电池供 电的通信设
各。
2
IF、
引脚说明与极 限参数
● 内部功耗 :600mW;
● 工 作温度范 围 :(采 用
;
●存储温度范围 :-“ ℃ ~+150℃
●引脚温度 (焊 接 ω 秒 ):sO0℃
1引 脚说 明
ADg07采 用 ⒛ 脚 SSOP封 装 ,封 装外形 图如
图 1所 示 。表 1所 列为其引脚功能描述 。
2.2极 限参数
● 电源 电压 :VPS1(VPS2:5.5V;
FI,lN
ⅤPS1
COM1
FLTR
PRUP
IOUT
LQIP
RFL0
QOUT
ⅤPs2
RFHI
DMIP
GREF
IFOP
MⅩ 0P
COM2
ⅤMID
GAIN/RS SI
Ⅰ
FHI
IFL0
图
1 AID607的 封装 引脚 图
2.7V~5.5V电 源时 )
4.5V~5.5V
一犭℃ ~+sS℃ ;工 作温度范 围 (采 用
电源时 )-40℃ ~+“ ℃
3
;
工 作原 理
ADC07提 供 了实现完整 的低功耗 ,单 变频接收
机或双变频接收机所需 的大部分 电路 ,其 输 人频 率
最大为 500MHz,中 频输入为 400kHz到 12MHz。 内
部 I/Q解 调器和相应 的锁相环路可提供载波恢复
并支持多种 调制模式 ,包 括 n一 PsK,n一 QAM和
AM。 在 中等增益时 ,使 用 3V的 单 电源 (最 小 7V,
,
2。
最大 5.5V)的 典 型电流消耗为 8。 5mA。
图 2所 示为 ADC07的 功能框 图。它包含 了一 个
可变增益 UHF混 频器和线性 四级 IF放 大器 ,可 提
供 的电压控制增益范 围大于 ⒇ dB。 混频级后是双解
渊器 ,各 包含 …个乘法器 ,后 接 -个 双极点 2MHz
的低邋滤波器 ,由 一 锁相环路驱动 ,该 锁相环路 同时
2000年 第 9期
《¤舛电孑兖器件》
-14一
⒛00年 9月
IOUT
FDIN
RLTR
QOUT
GAIN/
ⅤPs1
ⅤPs2
RsSI
PRU
GREF
C0M1
COM2
图
2 AD∞ 7的 功 能 框 图
提 供 同相 和 正 交 时钟 。芯 片 还 包 含 有 内部 的
AGC
GAIN/RSSI端 的 AGC电 压 砘
是线性 的 。 当 吒
检 测 器 ,温 度 稳 定 增 益 控 制 系 统 用 于 提 供 准 确 的
为零 时 ,所 有单元 的增 益 为零 。各 级 的增 益 是并行
RSSI输 出 。另外 ,AD⑾ 7芯 片还具 有 与 CMOs兼
变化 的。AD⒃ 7内 含增 益定标 的温度补偿 飚路 。当
容 的功耗 控 制偏 置 系统 。
增 益 由外 部控 制 时 ,GAIN/RSSI端 是
MGC输 人
当使 用 内部 的 AGC检 测器 时 ,GAIN/RSs1端 是
3.1混 频 器
UHF混 频 器 采 用 改 进 型 的 Gilbert类
型单元
;
RSSI输 出。
GREF端
sO0MHz的 频率 范 围 内工 作 。混
频 器 输 人 端 动 态 范 围 的高 端 由 RFHI和 RFLO间
的最 太输 人 信 号 电平 确定 ,而 低端 则 由噪声 电平 确
⒛mV/dB(Ⅵ =3V)。 在 这 些 条 件 下 ,增 益 的低
定。
80dB对 应 的控制 电压为 0.4V《 吒 (2.0V。
增 益 控 制 定 标 因子 正 比于 施 加 在 脚
设计 ,可 在低频 到
混频 器 的射频输 人 端是 差 分 的 ,因 此
RFLO端
RFHI端 在 功 能上是 完全 相 同的 ,这 些 节 点在 内
部 予 以偏 置 ,一 般 假定 RFLO交 流耦 合 到地 。RF端
口可建模 为并联 RC电 路 ,如 图 3所 示 。
和
MXOP端
的最 大 可 能 电平 由 电压 和 电流 限制
共 同决 定 。使用
3V的 电源 和 ⒕⑷ =1。 5V时 9最 大
摆 幅为 ±1。 3V。 为在 负载为 1651Ω 的标 准滤 波器
中得 到 ±1V的 电压 摆 幅 ,需 要 的峰 值 驱 动 电流是
的参 考 电压 。 当该脚 连接 到 电源 的 中点 时 ,标 度是
另外 ,GREF端 还可连 接 到外部 电压参 考 ⒕
上 ,使 用 AD1Ss2或 AD1580作 电压参考可 以提供
与 电源 无 关 的增 益 标 度
器 的参考输 出提供 ,如 图 4所 示 。
4
设计 与应用 中的 几 个 问题
下 面介 绍
ADC07在 设 计 与 应 用 中 的几 个 具 体
问题 。
相混 淆 。在 实 际系统 中 ,AGC电 压将 决定混频增 益
4,1印 制板设计
IFHI脚 的信 号 电平 ,它 总是 小
是 IF放 大 器 的线 性 范 围 限 制 的结
从 而决 定 IF输 人 端
3。
正 像 所 有 的宽 带 高 增 益 器 件 的应 用 设 计 一 样
IOUT
2RSSI的 增 益定标
AD607的
00UT
总增 益 以分 贝表示 时
弓
AD7013Ξ 茈AD7015
AD607
,相 对 于
工
^+C
上
T
于 ±冗 mV,这
・
果。
使 用 剡力 013和
AD7015基 带转换器时 ,外 部参考也可 曲基带转换
±6mA。 但 是 电压 和 电流 的下 限不应 与混频 器增 益
9
,当
IADC
QADC
IADC
ⅤMID
QADC
GRBF
↓
10nF
∶ 妻 ≡
lR1N
GAIN/Rs RI
REFOUT
(AD7015)
BYPAsS
(AD7013)
AUⅩ
DAC
hΓ
露
图
3 AD⒃
7的 射 频 端 口
图
4 AD⒃
7到 基带 转 换 器 的接 口
,
低功耗接收机 中频子 系统芯 片 ADC07
AID607的 印 制 板 在
℃丐
暇
Ⅴ
POs
设计 时必须考虑特
定 的接 地 点 的位 置 9
以免耦 合 不 需 要 的
信号
,特 别 是 在
G№
C1
FDIN
0.1uF
I-
FOP
至刂RFHI I或 PRuP
IFHI之 间 。
AD607的
-15一
51.1Ω
C10
1nF
QOUT
DMIP
0P
ⅤMID
IFOP
C0M2
IFHI
GAIN/RSsI
曳
s1描
IF
寸 H“
∽
IFL0
GAIN
⒍
1uF{:l;;}1nF
1uF◇
⒍
C8
…
件完全包装起来 ,并
图5
使 用数 量尽 可 能少
的信号连接器 (RF,LO,I和
在屏蔽盒 中 ,I和
ⅤPs2
GREF
Co.寸
的解 决 方 法 是 使 用
一屏蔽盒将所有元
RFHI
MⅩ
性能产生影 响。在系
用 良好 的屏蔽 。最好
IOUT
RFL0
RFHI
MⅩ 0P
1kΩ
LQIP
R7
敏 度 会 使 无 用 的本
统开发 阶段 ,必 须使
ⅤPs1
FLTR
PRUP
高灵
地 电磁 信 号 对 系 统
FDIN
COM1
Q路
)。
Q输 出脚可能包含小 的串联
电阻 (大 约 100Ω ),这 在测试负载较轻时 (如 大于
zOkΩ 的阻性负载和几个
pF的 电容 )并 不会对系统
AD⑽ 7的 应用电路
THD失 真 。注意在 AM
1%的
引起 的失真不应超过
应用 中 ,AGC滤 波 电容是 由调制 带 宽决 定 的 ,而 不
是 由 IF决 定 的。
4.4其 它
性能有 明显影响。还有助于防止不需要 的 RF辐 射
进人屏蔽盒 内部 。
DMIP
在脚 12和 地之 间不 能放 置 电阻 ,因 为这里 的 电
阻会将 积分 器转换 为低 通 滤 波器 。积分 器 为维持 给
在 电源上应连接穿心 电容 ,在 电源引脚 的内部
和外部应使用磁 阻 。在靠近 IC引 脚处应使用两个
定 的输 出不需 要输 入 信 号 ,而 低 通滤 波器 需要 。此
“
”
输 人 是 IFOP端 增 加 的幅度信 号 。因此 AGC环 路
不 同值 的电容对 电源进行去耦 。
不需 调 整
4.2使 用 内部的 AGC检 测器
ADb07在 内部 的 中频放 大器输 出处 有 一 个 检
测器单元 ,在 不需要 DSP支 持 的接收机应用 中 ,该
5
单 元 可 为 芯 片 自身 提 供
AGC和 输 出 电平 调 节 功
能。在 AGIN端 和地之间连接 一 滤波 电容就可实现
这 一 特性 。该端上 的电压可用作 RSSI输 出 ,其 定标
IFOP端 的输 出 电平 。
典型应用 电路
图 5所 示为 ADCOT的 应用 电路 。中频和射频端
口使用 SOΩ 的电阻端接 ,以 便与外部 的本振和射频
信号在宽频带实现匹配 。中频滤波器为
使用 “0Ω 的输入和输 出端接 。
收稿 日期 :2000-03-08
已在前面讨论过 了。
4.3AGC电 容值 的选取
在增益调制 比较麻烦 的应用 中 ,如 将 AGC电
容从 1nF升 高到 2.7nF;则 sOdB增 益时 的转换 时
间 (20mV/dB)将 接近 1ms。
在 IF较 低 时 ,AGC电 容应予 以相应增加 ,以 避
免增益纹波 。因此在 绣 5k【 <z的 频率 时要获得 同样
的纹波 ,电 容应从 1nF增 加到 0。 022uF。
AGC环 路不应跟踪调制包络 。
在 AM应 用 中”
在最低 的调制频率 《比如 sO0Hz)时 ,增 益变化蠹所
7MHz,
10。
咨询编号 :00O905
帅 ◆
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⒛01年 《¤ 舛 电 弓 竞 器 件 》杂志由原 晷
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