LW10039 数字卫星接收机 描述 LW10039是DVB-S数字卫星接收机射频前端芯片，采用零中频方案，RF前端集成了低噪声放大 器（LNA）和射频可控增益放大器（RFVGA），I/Q解调混频器（I/Q MIXER）。中频部分为I,Q两 个独立通道，分别集成了IF输出缓冲放大器， LPF， VGC等单元电路。片内集成了完整的PLL （内部集成了VCO） ，为混频器提供本振信号及时钟信号。LW10039采用QFN28封装，工作温度 范围－45℃～＋85℃。 特点 • • • • • • • • 采用从L-band到零中频直接正交下变频器的直接转换调谐器 波特率 1 ~45MSps 独立的RF AFC和基带增益控制 五阶基带滤波器，带宽从6MHz到43MHz可调 具有RFBYpass 功能 I2C总线控制 电压供电：3.15V ～ 3.45V 封装形式QFN28 器件特征 器件名称 LW10039 封装形式 QFN28 工作温度 －45℃～＋85℃ 应用范围 • DVB-S免费卫星接收系统 • 8PSK卫星接收系统 功能框图 1 LW10039 数字卫星接收机 PUMP VccCP VccDIG XTAL XCAP P0 SDA 引脚定义 28 27 26 25 24 23 22 Vvar 1 21 SCL GND 2 20 SLEEP VccVCO 3 19 IOUT VccLO 4 18 IOUT LOTEST 5 17 VccBB RFBYPASS 6 16 QOUT 7 15 QOUT 11 N/C RFIN N/C 12 13 14 RFAGC 10 N/C 9 N/C 8 VccRF1 VccRF2 LW10039 引脚描述 引出端 引出端 符号 功能 符号 功能 1 Vvar LO 调谐电压 15 QOUT 2 GND 接地 16 QOUT 3 VCCVCO VCO 电源 17 VCCBB 4 VCCLO 本振电源 18 IOUT 5 LOTEST LO 测试脚 19 IOUT 6 RFBYPASS RF BYPASS 输出 20 SLEEP 硬关断输入 7 VCCRF2 RF 电源 21 SCL I2C 时钟 8 VCCRF1 RF 电源 22 SDA I2C 数据 9 N/C 未连接 23 P0 晶振缓冲输出 10 RFIN RF 输入 24 XCAP 晶振反馈 11 N/C 未连接 25 XTAL 晶振输入 12 NC 未连接 26 VCCDIG 数字电源 13 NC 未连接 27 VCCCP 变容管调谐电源 14 RFAGC RF 增益控制输入 28 PUMP PLL 电荷泵输出 序号 序号 Q 通道基带输出 基带电源 I 通道基带输出 2 LW10039 数字卫星接收机 最大绝对额定值 （所有电压以GND为参考） 参数 最小值 最大值 单位 任意 Vcc 引脚的最大 -0.3 3.6 V 0.3 V Vcc+0.3 V 10 dBm 150 ℃ 125 ℃ 说明 电压 任意两个 Vcc 之间的 最大电压差 任意其它引脚的最大 -0.3 任何引脚的电压禁止超过 3.6V 电压 RF 最大输入 储藏温度 结温 -55 功能描述 LW10039 是一个用于数字卫星接收系统的单片宽带直接变频调谐器，芯片集成了包括 LNA、LNABypass、正交下变频器、RFVGA、可编程基带滤波器及低噪声 PLL、I2C 总线 控制电路等几乎所有的调谐器所用电路，仅需极少量外部器件。 RF 输入 LW10039 的 RF 输入信号频率为 950MHz ~2150MHz ，从天线输入的 RF 输入信号从 RFIN 输入，经 LNA 放大后，进入 RFVGA，RFVGA 根据信号大小将信号处理后，将差分 信号送入 I/Q MIXER。由于采用零中频方案，I/Q MIXER 将信号下变频为 I/Q 相位的两路零 中频信号。RF AGC 是一个增益连续可变控制级，通过接收解调器产生的模拟控制信号控制 增益变化。 基带 正交下变频器的输出经过基带滤波器后，再通过一个可编程的基带增益级。基带滤波 器是五阶切比雪夫滤波器，提供了幅度和相位极好的匹配。滤波器 3dB 带宽可以通过编程 控制在 6MHz~43MHz 范围内，建议的滤波器 3dB 带宽 fc 与波特率的关系如下： fc=(SR×1.35)/(2×0.8) 基带滤波器使用自动调谐算法校正滤波器的带宽，这解决了因工作条件和工艺变化产 生的影响。 可编程的基带增益级提供 12 个 1.5dB 增益步阶，可根据不同的符号率或输出电平幅度 的要求进行编程控制。 RF bypass LW10039 提供了单端 bypass 功能，因此可用于第二个接收模块。RF input 的电特性不 会因 bypass 开启或关断产生影响。RF Bypass 上电时为开启状态，其能够在其它单元 power down 模式下工作。 PLL LW10039 片上集成一个完整的频率合成器，内部集成 VCO、分频器、鉴频鉴相器、电 荷泵，为信号通道中的混频器及滤波器中提供本振及时钟信号，同时为输出提供时钟信号 LW10039 的本振实现了在工作条件和工艺变化下覆盖了所需的 950MHz 到 2150MHz 3 LW10039 数字卫星接收机 范围，并且提供了极好的相噪性能。本振由片上自动调谐电路控制，用户只需简单编写所需 的 LO 频率，控制逻辑就可自动选择所需的 VCO 及其子频带。芯片包含了包括 VCO 变容 二极管在内的所有振荡器件，频率综合器仅需一个外部的环路滤波器。 I2C 总线接口 调谐器芯片 LW10039 的所有可编程单元由 I2C 数据总线控制，总线电平符合 3.3V 标准模 式。 按照 I2C 总线协议规定，数据和时钟分别通过 SDA 和 SCL 线馈入。芯片 LW10039 既能接 收数据（工作在写模式下）,也能够发送数据（工作在读模式下）。器件地址的最低位决定芯 片工作在写模式（如果最低位为逻辑‘0’）或者工作在读模式（如果最低位为逻辑‘1’）。芯片 LW10039 的器件地址固定为十六进制 C0（写）/C1（读）。 LW10039 包含 16 个控制寄存器，这些寄存器均为读/写寄存器。通过 I2C 总线的子地址 可以访问这些寄存器。寄存器的访问方式包括任意单字节写/读访问模式和任意序列字节写/ 读访问模式。 任意单字节写访问模式 停 启 器件 止 动 地址 写 应 答 寄存 器N 地址 应 答 寄存 器N 数据 应 停 答 止 任意序列字节写访问模式 停 启 器件 止 动 地址 写 应 答 寄存 器N 地址 应 答 寄存 器N 数据 应 寄存器 答 N+1 数据 寄存器 … N+M 数 据 应 停 答 止 任意单字节读访问模式 停 启 器件 止 动 地址 写 应 答 寄存 器N 地址 应 启 器件 答 动 地址 应 启 器件 答 动 地址 读 应 答 寄存 无 器N 应 数据 答 停 止 任意序列字节读访问模式 停 启 器件 止 动 地址 写 应 答 寄存 器N 地址 读 应 答 寄存 器N 数据 应 答 寄存器 … N+M 据 数 无 应 答 芯片寄存器组由 16 个字节宽的读/写寄存器按照功能块排列组成。这些寄存器可以按序 列或指定方式写入并且读回数据。很多位仅用于测试和评估目的，它们设置于固定的逻辑‘0’ 或逻辑‘1’,只读位以 * 号标记，写入这些位的任何数据均被忽略。这些位的正确编程参考下 表。这些值的正确编程是必须的。由于内部的自动控制逻辑可更新部分寄存器，当这些寄存 器的内容被读回时，其数据或许与其编程的数据不同。上电后，寄存器内容为默认值。 4 停 止 LW10039 数字卫星接收机 寄存器 说明 功能 0 锁相环 PLF 214 213 212 211 210 29 28 1 锁相环 27 26 25 24 23 22 21 20 2 锁相环 S1 S0 C1 C0 R3 R2 R1 R0 3 锁相环 X* X* K5 K4 K3 K2 K1 K0 4 射频前端 X* X* X* X* X* X* LEN X* 5 基带 BF7 BF6 BF5 BF4 BF3 BF2 BF1 BF0 6 基带 X* LF SF BR4 BR3 BR2 BR1 BR0 7 基带 BLF* BG3 BG2 BG1 BG0 ID DC1 DC0 8 本振 FLF* X* X* PD_PLL PD_OSC PD_VCO PD_PK RST 9 本振 X* X* X* X* X* X* X* X* A 本振 PD_LOin PD_LOtest X* X* S_EN K_EN CP_EN X* B 本振 FINISH* UNLOCK* X* X* X* X* X* X* C 本振 X* X* X* X* X* X* X* X* D 本振 X* X* X* X* X* X* X* X* E 本振 X* X* X* X* X* X* X* X* F 总体 PD CLR P0 X* X* X* X* X* X*为只读测试位 锁相环寄存器 共有四个寄存器控制锁相环 寄存器 0 位段 名称 默认值 类型 说明 7 PLF — R 锁相环锁相标志 6:0 2[14:8] 0000010 R/W 本振分频器的高位 位 PLF 是锁相环锁定检测电路输出。当连续 64 个周期检测到锁相环锁定时，PLF 位置 逻辑‘1’。全芯片复位将锁相检测位清‘0’。 寄存器 1 位段 名称 默认值 类型 说明 7:0 2[7:0] 0 R/W 本振分频器的低位 LO 分频器可在 240 ~ 32767 的整数取值范围内完全编程。当 LO 分频器的分频值希望改变时， 只有在 15-bit 控制字 2[14:0]全部编程完后，新的分频值才会有效地改变分频器的分频比。2[14:4] 为 M 计数器的控制位，2[3:0]为 A 计数器的控制位 寄存器 2 位段 名称 默认值 类型 说明 7:6 S[1:0] 0 R/W VCO 片选 5:4 C[1:0] 0 R/W 电荷泵电流 3:0 2[7:0] 0 R/W 参考分频比 S[1:0]可选择内部三个 VCO 之一工作。 S[1] S[0] VCO 类型 频率范围 单位 0 0 VCO1 1.84 ~ 2.56 GHz 5 LW10039 数字卫星接收机 0 1 VCO2 2.38 ~ 3.41 GHz 1 0 VCO3 3.20 ~ 4.40 GHz 1 1 无效控制 C[1:0]设置可编程电荷泵电流 电荷泵电流 C[1] C[0] 典型值 单位 0 0 400 uA 0 1 550 uA 1 0 750 uA 1 1 1000 uA 通过 VCO 调谐算法选择的 VCO 子频带决定电荷泵电流自动增加到下一个设定值。这一 点补偿了 VCO 增益的变化并且在 VCO 所有子频带中保持 PLL 性能一致。当 CP_EN 位有效时， 电荷泵电流由 C[1:0]控制，当 CP_EN 位无效时，电荷泵电流由内部电路根据 VCO 所在子频带 控制。通过所读回的电荷泵电流是所选择的子频带实际工作电流值。 R[3:0]选择参考分频比 锁相环参考分频比 R3 R2 R1 R0 分频比 0 0 0 0 2 0 0 0 1 4 0 0 1 0 8 0 0 1 1 16 0 1 0 0 32 0 1 0 1 64 0 1 1 0 128 0 1 1 1 256 1 0 0 0 3 1 0 0 1 5 1 0 1 0 10 1 0 1 1 20 1 1 0 0 40 1 1 0 1 80 1 1 1 0 160 1 1 1 1 320 寄存器 3 位段 名称 默认值 类型 说明 7:6 — 0 R 测试位 5:0 K[5:0] 0 R/W VCO 子频带控制 RF 控制寄存器 寄存器 4 位段 名称 默认值 类型 说明 7:2 — 0 R 测试位 6 LW10039 数字卫星接收机 1 LEN 1 R/W 旁路使能 0 — 0 R 测试位 位 LEN 使能 RFBYPASS 输出，当此位为逻辑‘1’时，即使在软件关断电源的情况下， RFBYPASS 输出仍然有效， 基带寄存器 寄存器 5 位段 名称 默认值 类型 说明 7:0 BF[7:0] 0X3C R/W 基带滤波器截止频率 位 BF[7:0]控制基带滤波器的带宽。带宽自动校正电路使滤波器带宽与晶振的参考分频频 率同步。 寄存器 6 位段 名称 默认值 类型 说明 7 — 0 R 测试位 6 — 0 R 测试位 5 SF 0 R/W 禁止滤波器带宽校正 4:0 BR[4:0] 10000 R/W 基带参考分频比 位 SF 禁止滤波器带宽校正，在编程滤波器带宽后，建议将位 SF 置为逻辑‘1’以避免电路 内部的干扰。当希望重新编程滤波器带宽时，需将位 SF 再置为逻辑‘0’。BR[4:0]设置晶体振 荡器参考分频比。它有效地决定了基带滤波器的精度设置。BF[7:0]可通过下面的方程计算 BF[7:0]=( fc×5.008×BR[4:0])/fosc－1 寄存器 7 位段 名称 默认值 类型 说明 7 BLF — R 基带锁定标志 6:3 BG[3:0] 0 R/W 基带增益选择 2 ID 0 R/W 控制输出驱动能力 1:0 DC[1:0] 0 R/W DC 失调控制 位 BLF 指示基带校正完成并且锁定。控制位 BG[3:0]定义基带后级滤波放大器的增益值， 下表列出了相对增益值。基带输出电平能够以最小 1.5dB 增益步长调整，并且根据不同的符 号率优化增益分布。ID 控制输出级驱动能力，当置为逻辑‘1’时驱动能力增强。DC[1:0]控制直 流失调电路的工作，当为‘11’时，直流失调控制最好，当为‘00’时，直流失调控制最差。 基带后级滤波增益控制（相对增益） BG[3] BG[2] BG[1] BG[0] 增益（dB） 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1.5 0 0 1 0 3.0 0 0 1 1 4.5 0 1 0 0 6.0 0 1 0 1 7.5 0 1 1 0 9.0 7 LW10039 数字卫星接收机 0 1 1 1 10.5 1 0 0 0 12.0 1 0 0 1 13.5 1 0 1 0 15 1 0 1 1 16.5 本振寄存器 寄存器 8 位段 名称 默认值 类型 说明 7 FLF* — R 完全锁定标志 6:0 — — R 测试位 位 FLF 是完全锁定标志，只读。当 PLL 结束所有内部优化过程并且锁相时，FLF 位置‘1’， 否则为‘0’。 寄存器 9 位段 名称 默认值 类型 说明 7:0 — — R 测试位 位段 名称 默认值 类型 说明 7:0 — — R 测试位 位段 名称 默认值 类型 说明 7 — — R 测试位 6 UNLOCK* — R PLL 失锁标志 5:0 — — R 测试位 寄存器 A 寄存器 B 位 UNLOCK 是 PLL 失锁标志位，只读。该位为‘0’时，表示 PLL 正常工作，当该位为‘1’时， 表示 PLL 不能锁定在指定频率。 寄存器 C 位段 名称 默认值 类型 说明 7:0 — — R 测试位 位段 名称 默认值 类型 说明 7:0 - - R 测试位 位段 名称 默认值 类型 说明 7:0 - - R 测试位 寄存器 D 寄存器 E 通用控制寄存器 寄存器 F 8 LW10039 数字卫星接收机 位段 名称 默认值 类型 说明 7 PD 1 R/W 电源关断 6 CLR 0 R/W 清零复位 5 P0 0 R/W P0 控制 4 CKOUT 0 R/W 测试位 3:0 - - R 测试位 位 PD 是软断电控制，当设置此位为逻辑‘1’时，除晶体振荡电路之外，其余所有模拟电 路单元禁止工作，然而 I2C 接口仍然能够保持数据交换而控制 RF Bypass。将输入引脚 SLEEP 置高电平能够实现软断电并且同时禁止晶体振荡电路的工作，称之为硬关断。在硬关断模式 下，I2C 接口电路也不能进行数据交换。如果在硬关断之前，RF Bypass 已经通过 I2C 编程有 效，那么在硬关断之后，RF Bypass 依然有效。位 CLR 可再次触发上电复位功能。可以将所 有寄存器的值复位为上电复位默认值，位 CLR 自己清零。全芯片复位将复位 I2C 接口并且用 于设置此位的当前写序列不能被响应。 位 P0 控制 P0 输出端口。 P0 P0 控制 0 关断，高阻抗 1 导通，电流阱 典型应用电路 本产品主要用于 DVB-S 卫星接收机系统及 8PSK 卫星接收系统中。 典型应用图 9 LW10039 数字卫星接收机 晶体起振用法2 参考晶体采用10MHZ晶体。 晶体起振用法3 参考晶体采用13.5MHZ晶体。 环路滤波器用法2 整机板干扰信号较大时适用。 10 LW10039 数字卫星接收机 上图为典型I、Q输出接法（右边为LW10039芯片引脚），实际应用中还可用下图所示接法： 封装外形 注意事项 本器件为静电敏感器件，在运输和使用中须使用防静电措施。 地址：重庆市经济技术开发区信息科技园 B 座 5/F 邮编：400060 电话：86-23-62836174 传真：86-23-62836149 网址：http://www.swid.com.cn 11