軍用無線

この回路は、35MHzから4.4GHzまで、90dBの検出範囲を持つ周波数選択性無線周波数（RF）検出器です。周波数スペクトル内の信号識別を行わない標準的な検出器と異なり、この回路は狭い周波数帯域に焦点を当てることができるので、指定された範囲内での性能が向上します。この検出器はRMS応答回路で、温度や周波数が変化しても安定しているため、周波数精度の高い選択性のRFパワー測定が求められるアプリケーションにとって魅力的なソリューションです。また、不要な妨害波に対する高い耐性も備えています。図1に簡略化した回路図を示します。

 

図1に示す回路は差動アンプADL5565とADコンバータAD9467 の間に最適のインターフェースを施した16ビット、250 MSPS、狭帯域、高域IF、レシーバ・フロント・エンドです。

 AD9467はSNR性能が約75.5 dBFS、SFDR性能が95 dBFS～98 dBFSのバッファ入力16ビット、200 MSPS（又は250 MSPS）ADCです。差動アンプADL5565は広入力帯域幅、低歪、高出力直線性なので、IFサ

この回路ノートでは高性能を維持し信号損失を最小にするインターフェース回路とアンチエイリアシング・フィルタを設計する系統的な手順について説明します。中心周波数200 MHzのもっとも平坦なバターワース4次バンドパス・フィルタを設計するために共振方式を使用しています。

 

多くのシステムは、ミックスド・シグナル処理やタイミング処理のために複数の低ジッタのシステム・クロックを必要とします。図1に示す回路は、フェーズロック・ループ（PLL）と電圧制御発振器（VCO）を内蔵したADF4351とADCLK948のインターフェースを行います。ADCLK948は、ADF4351の差動出力の1つから最大8個の差動の低電圧ポジティブ・エミッタ結合ロジック（LVPECL）出力を供給します。

 

最近のデジタル・システムは、多くの場合、クロック源のロジック・レベルとは異なる多くの高品質クロックを必要とします。完全性を損なうことなく別の回路素子へクロックを高精度で分配するには、バッファリングの追加を要することがあります。この回路ノートでは、ADF4351クロック源とADCLK948クロック・ファンアウト・バッファのインターフェースについて説明し、測定結果からクロック・ファンアウト・バッファによる付加ジッタが75fs rmsであることを示します。

図 1に示す回路はDC結合単電源システムで、バイポーラ入力信号を差動入力、低電圧のA/Dコンバータにインターフェース する時にしばしば起こる問題を解決します。この回路は2つのレベル・シフト抵抗を使用して入力同相レベルを制御する事 により差動ドライバアンプの入力の同相電圧を適切な電圧にします。出力同相電圧は差動ドライバ ADA4930-1のV_OCMピンに 正しい電圧を供給する事により独立に設定されます。

この柔軟な回路構成により差動ドライバADA4930-1は3.3V単電 源で動作可能で、16ビット 125 MSPS ADC AD9265は1.8 V電源 で動作可能になり、全回路電源消費を最小にする事ができま す。

広帯域のアプリケーションで、しばしば対象の周波数範囲にD Cが含まれます。差動入力ADCのダイナミック・レンジを最大 にするために、代表的な入力信号が比較的に大きくなる事が あります。その場合差動ドライバはより低ゲイン設定で動作 する事が要求されます。これらの条件下で、差動ドライバの 入力同相電圧は規定の範囲内に保たれなければなりません。

高入力同相電圧のデモジュレータ出力の処理、差動成分にDC 成分が加わるX線アプリケーション、差動ドライバが低値の入 力同相電圧を処理する必要となるその他の分野などの直接結 合の単電源アプリケーションで、差動アンプの入力と出力の 同相電圧を別々に制御する事がしばしば要求されます。低入 力同相電圧のアプリケーションには、ゼロ、バイポーラ又は 負入力信号のシングル・エンド入力又は差動入力があります。

 

この回路は高帯域ダイレクト・コンバージョン送信器（入 力：アナログ・ベースバンド、出力： RF)のアナログ部分の 完全な構成です。500 MHz ～ 4.4 GHzのRF周波数は高帯域の 内蔵電圧制御発信器(VCO)とフェーズ・ロック・ループ（ＰＬ Ｌ）を使用してサポートされています。PLLからの局部発信器 (LO)の高周波フィルタ処理により、優れた直交精度、側波帯 抑圧と低EVMが保証されています。



図1. ダイレクト・コンバージョンの送信器（簡略化された回路図：接続及びデカプリングの全ては示されていません。）



図2. CN-0285ダイレクト・コンバージョン送信器の評価用ボード

低ノイズ、低ドロップアウトのレギュレータ(LDOs)を使用しているので、パワーマネージメント回路は位相ノイズとEVMに悪影響を及ぼしません。このデバイスの組み合わせにより500 MHz ～ 4.4 GHzの周波数範囲にわたって業界最先端のダイレクト・コンバージョン送信器の性能を表します。

図 1 は、RF 信号源から 9 kHz ～ 6 GHz の周波数範囲で出力されるパワーを、公称 45 dBm（−30 dBm ～ +15 dBm）の入力電力範囲で正確に測定する RF パワー測定回路です。

この回路で、5 V の USB 電源で駆動できる小型でフル機能のrms RF パワー・メーターを構築できます。測定用のシグナル・チェーンは、rms 応答 RF パワー・ディテクタと 12 ビットの高精度 A/D コンバータ（ADC）で構成されています。この 2 つのデバイスは、CMOS リニア電圧レギュレータが 5 V の USB 電源から生成する 3.3 V の電圧で駆動します。

簡単な校正ルーチンを数多くの周波数で行うことにより、回路のいかなる周波数応答の変動も補償することができます。校正データはルックアップ・テーブルに保存され、RF パワー測定中に参照されます。

 

図1に示す回路は、高速デュアルTxDAC+ D/Aコンバータ（DAC）、広帯域I/Q変調器、および出力ドライバ・アンプを用いた広帯域で低歪みのRFトランスミッタです。

これらのデバイスは十分整合しており、DACと変調器の間および変調器とドライバ・アンプの間を直接インターフェースすることにより、3G、4G、LTEなど多くのRF通信アプリケーション向けのコンパクトなソリューションを提供します。

自動ゲイン制御（AGC）回路は、シンセサイザの振幅安定化、トランスミッタの出力電力制御、あるいはレシーバーのダイナミック・レンジの最適化など、さまざまなアプリケーションに役立ちます。図 1 に示す回路は、ADL6010 検出器を HMC985A電圧可変減衰器（VVA）と HMC635 RF アンプとともに用いて、広範囲の入力周波数（20 GHz ～ 37.5 GHz）と振幅にわたって自動ゲイン制御を行います。この回路ノートに記載の AGC性能指数で評価した回路性能は、20 GHz ～ 30 GHz の範囲で非常に良好です。回路全体のゲインは 30 GHz を超えると低下します。しかし、マッチング技術を使用することで狭帯域での性能を改善することができます（詳細説明は本回路ノートでは省略）。

AGC 回路は、マイクロ波計装システムやレーダーを用いた測定システムに応用されています。

 

 

 

図1に示す回路は真のRMS応答パワー検出器で、可変ゲイン・アンプ（VGA）とRMS応答パワー検出器を使って約95dBの広い検出レンジを実現します。RMS検出器は、レシーバ、トランスミッタなど、信号パワーの正確な測定を必要とするアプリケーションに最適です。この回路はRMSパワーを測定するので、多様なクレスト・ファクタや変化するクレスト・ファクタのシステムでの使用に適しています。このようなシステムの例としては、QAM変調を使用したあらゆるシステムの他に、GSM/EDGE、CDMA、WCDMA、TD-SCDMA、LTEをベースにしたワイヤレス基地局などがあります。

ADL5902 RMS 検出器の検出レンジは65dBで、デシベル・リニアのAD8368 VGAを追加すれば、95dBまで拡張することができます。ADL5902のTADJ機能を使うことにより、回路全体の温度安定性が得られます。ノイズを低減して感度を上げるためにADL5902とVGAの間にSAWフィルタを配置します。また、これにより、回路の周波数範囲がSAWフィルタのパスバンド範囲まで縮小されます。

図1に示すPLL回路は13GHzのフラクショナルNシンセサイザ、広帯域アクティブ・ループ・フィルタ、およびVCOを使用し、200MHzの周波数ジャンプに対して、5µs未満で5°以内に位相を安定化します。

この性能は帯域幅が2.4MHzのアクティブ・ループ・フィルタを使って実現します。この広帯域ループ・フィルタを実現できるのは、ADF4159の位相周波数検出器（PFD）の最大周波数が110MHzであり、オペアンプ AD8065のゲイン帯域幅積が145MHzと大きいからです。

アクティブ・フィルタに使用するオペアンプAD8065は24V電源電圧で動作することができるので、チューニング電圧が0V～18Vの大部分の広帯域VCOを制御することができます。

 

この回路は、広帯域ダイレクト・コンバージョン・トランスミッタのアナログ部（アナログ・ベースバンド入力、アナログRF出力）に導入可能な完結回路です。広帯域の電圧制御発振器（VCO）を内蔵したPLLを使用して、30MHz～2.2GHzのRF周波数をサポートします。1分周（分周なし）の局部発振器（LO）段を使った変調器（CN-0285で説明）と異なり、LOの高調波フィルタリングは不要です。

最適な性能を実現するには、変調器のLO入力が差動でドライブされることが必要です。ADF4351は、差動のRF出力を提供するので、適切な組み合わせとなります。このPLLと変調器のインターフェースは、全てのI/Q変調器と2×LOベースの位相スプリッタを携えたI/Q復調器に適用可能です。低ノイズのLDOを使用しているので、パワーマネージメント回路は位相ノイズとEVMに悪影響を与えません。このような部品の組み合わせによって、30 MHz～2.2 GHzの周波数範囲にわたり、業界最先端のダイレクト・コンバージョン・トランスミッタ性能を実現します。2.2GHz以上の周波数に関しては、CN-0285で説明しているように、1分周の変調器を使用することをお勧めします。

 

図1に示す回路は、周波数シンセサイザ搭載の低位相ノイズ・ローカル発振器（LO）へのダイレクト・インターフェースを備えた10MHz～6GHzの広帯域アクティブ・ミキサーです。

この回路は、周波数を高くまたは低く変換する必要のある広帯域アプリケーションにおいて魅力ある最適なソリューションを提供します。2個のチップを搭載した回路で、35MHz～4400MHzの広いLO周波数範囲をカバーします。LOインターフェースはシンプルでグルーレスな構造のため、バラン、マッチング・ネットワーク、およびLOバッファを必要としません。さらに、本ミキサーのバイアス調整機能では、アプリケーション条件または入力信号の大きさに基づいて、IP3、ノイズ指数、および電源電流を最適化することが可能です。

This board is no longer available for ordering.

The AD-FMCOMMS1-EBZ high-speed analog module is designed to showcase the latest generation high-speed data converters. The AD-FMCOMMS1-EBZ provides the analog front-end for a wide range of compute-intensive FPGA-based radio applications.

The AD-FMCOMMS1-EBZ is an analog front end hardware platform that addresses a broad range of research, academic, industrial and defense applications. The AD-FMCOMMS1-EBZ enables RF applications from 400MHz to 4 GHz. The module is customizable to a wide range of frequencies by software without any hardware changes, providing options for GPS or IEEE 1588 Synchronization, and MIMO configurations.

When combined with the Xilinx ZYNQ^® Software-Defined Radio Kit, AD-FMCOMMS1-EBZ enables a variety of wireless communications functions at the physical layer, from baseband to RF. With up to 4 GB of flash storage space, 512 MB of RAM, Gigabit Ethernet interface (depending on the base platform) and a Linux image built specifically for the AD-FMCOMMS1-EBZ, you can get everything you need for a easy out of the box experience. The platform offers enough flexibility for many applications, and supports streaming data, and standard web interfaces to analyze transmitted RF data.

Applications

• Electronic test and measurement equipment
• General-purpose software radios
• Radar systems
• Ultra wideband satellite receivers
• Point to point communication systems

The AD-FMCOMMS2-EBZ is a high-speed analog module designed to showcase the AD9361, a high performance, highly integrated RF transceiver intended for use in RF applications, such as 3G and 4G base station and test equipment applications, and software defined radios. Its programmability and wideband capability make it ideal for a broad range of transceiver applications. The device combines an RF front end with a flexible mixed-signal baseband section and integrated frequency synthesizers, simplifying design-in by providing a configurable digital interface to a processor or FPGA. The AD9361 chip operates in the 70 MHz to 6 GHz range, covering most licensed and unlicensed bands. The AD-FMCOMMS2-EBZ board comes specifically tuned and optimized to 2.4 GHz and due to the limitations of the on-board discrete external components, it may exhibit diminished RF performance on some other programmed configurations. The chip supports channel bandwidths from less than 200 kHz to 56 MHz by changing sample rate, digital filters, and decimation, all programmable within the AD9361 itself.

The AD-FMCOMMS2-EBZ provides RF engineers the ability to connect the AD9361 to a RF testbench (Vector Signal Analyzer, Signal generator, etc) and measure performance. The external components (which can easily be swapped) on the AD-FMCOMMS2-EBZ have a narrower RF tuning range 2400 – 2500 MHz. It is expected that most engineers will change these external components (pin for pin replacements from various vendors are available) for their specific application/frequency of interest. Anyone interested in a wider tuning range board should look at the AD-FMCOMMS3-EBZ.

AD-FMCOMMS3-EBZ は、3G / 4G 基地局や試験装置アプリケーション、ソフトウェア無線など、RF アプリケーションを想定した高性能、高集積化 RF トランシーバー AD9361 をベースに開発された高速アナログ・モジュールです。そのプログラマビリティと広帯域により、幅広いトランシーバー・アプリケーションに最適です。RF フロント・エンドに柔軟なミックスド・シグナル・ベースバンド・セクションや内蔵の周波数シンセサイザを組み合わせ、プロセッサや FPGA との設定可能なデジタル・インターフェースを提供することにより、設計を簡素化します。AD9361は 70 MHz ～ 6 GHz の範囲で動作し、ほとんどの認可帯域と無認可帯域をカバーします。サンプル・レート、デジタル・フィルタ、デシメーションを変更することにより、200 kHz 未満から 56 MHz までのチャンネル帯域幅に対応します。すべて、AD9361 内でプログラム可能です。

AD-FMCOMMS3-EBZ は、AD-FMCOMMS2-EBZ よりも広いチューニング範囲で単一プラットフォームを使用したいソフトウェア開発者やシステム設計者に最適です。この基板は RF 性能だけを追求するものではなく、超広帯域フロント・エンドが大きな特長です。データシートの仕様は2.4 GHz で満たしますが、これは基板で対応できる RF チューニング範囲の全体ではありません。プラットフォームで対応する範囲全体（70 MHz ～ 6 GHz）の一般的な性能データは、基板の文書に記載されています。この基板は主にシステム調査を目的としており、ソフトウェア・チームからさまざまな波形を収集してからカスタム・ハードウェアを完成させるときに活躍します。設計者の目的は波形を確認することにあり、性能の最後の 1 dB または 1% EVM まで追求するわけではありません。性能重視のプラットフォームについては、 AD-FMCOMMS2-EBZ を参照してください。

The AD-FMCOMMS4-EBZ provides software developers and system architect with a single 1 x 1 transceiver platform that can be software-configured for wideband tuning as well as narrowband RF performance.

In the wideband configuration, the AD-FMCOMMS4-EBZ will operate over the full 70 MHz to 6 GHz tuning range of the AD9364, however, the RF performance expectations of this configuration must be tempered with the very wide band front end. It will meet the AD9364 datasheet specifications at 2.4 GHz, but does not over the entire RF tuning range that the board can support. Typical performance data for the platform’s entire tuning range is published within the board documentation. This configuration is primarily intended for system investigation and bringing up various waveforms from a software team before custom hardware is complete. The objective being for designers to see waveforms, but not being concerned about the last 1dB or 1% EVM of performance.

The AD-FMCOMMS4-EBZ can also be user-configured for optimum performance in the 2400 – 2500 MHz band. In this configuration it may exhibit diminished RF performance on tuned frequencies or programmed configurations, outside of this band. This configuration is primarily intended to provide RF engineers with the ability to connect the AD9364 to an RF test bench (Vector Signal Analyzer, Signal generator, etc.) and achieve its optimum performance. The AD-FMCOMMS4-EBZ is a high-speed 1 x 1 agile RF transceiver analog FMC module software-tunable over the 56 MHz to 6 GHz band.

AD-FMCOMMS5-EBZ は、複数入力、複数出力（MIMO）アプリケーションで AD9361 をご紹介するために設計された高速アナログ・モジュールです。AD9361 は 70 MHz ～ 6 GHz で動作する高性能な高集積 RF トランシーバーで、200 kHz 未満から 56 MHz までの帯域幅をサポートします。AD-FMCOMMS5-EBZ はデュアル AD9361 デバイスをサポートし、4 x 4 MIMO システムを実現します。このプラットフォームは、アクティブ・アンテナ、送信ビームフォーミング、受信到来角システムなど、多くのソフトウェア無線アプリケーションのプロトタイピングと開発を可能にすることを目的としています。AD-FMCOMMS5-EBZ ボードには、6 GHzの範囲すべてをカバーする広帯域チャンネルと 2.4 GHz に同調された狭帯域チャンネルの両方があります。また、AD-FMCOMMS5-EBZ にはデュアル ADG918 SPDT スイッチもあります。これは 2 つの AD9361 間のキャリブレーション・マトリックスを作成します。このスイッチ・マトリックス・ハードウェアをアナログ・デバイセズが提供する API ソフトウェアと組み合わせることで、2 つの AD9361 間の完全なデジタルおよび RF 同期が可能になります。API の提供によって、2 つの AD9361 の完全に独立したデバイス構成もサポートされます。

AD-FMCOMMS5-EBZ は狭帯域と広帯域の両方の入出力接続をサポートしているため、RF エンジニアが AD9361 を RF テスト・ベンチ（ベクトル信号アナライザ、信号発生器など）に接続して狭帯域性能を計測できるだけでなく、ソフトウェア・エンジニアやシステム・エンジニアが 6 GHz の全動作範囲で迅速にプロトタイプを作成することも可能です。さらに、AD-FMCOMMS5-EBZ では、両方の AD9361 デバイスがオンボード生成された外部 LO 信号を受信できるため、RF 性能の向上が可能となります。

アプリケーション

• あらゆるソフトウェア設計無線アプリケーションに適した汎用設計
• MIMO 無線
• 送信ビームフォーミングおよび受信到来角検出
• ポイント to ポイント通信システム
• フェムトセル／ピコセル／マイクロセル基地局