広帯域RF信号処理

1. 1GHz以上の非常に広い複素信号帯域幅は最新の広帯域マルチバンドのワイヤレス･アプリケーションを可能にします。
2. 高度な低スプリアスおよび低歪みの設計技術により、ベースバンドから高中間周波数までの広帯域信号の高品質な合成が可能です。
3. JESD204Bサブクラス1の支援により、ハードウェア設計およびソフトウェア設計で複数チップの同期が簡素化されます。
4. シリアライザ／ディシリアライザ（SERDES）のJESD204Bに準拠した8レーンインターフェース使用のデータ・インターフェース幅でピン数が少ない。
5. プログラマブルな送信イネーブル機能を使うと、消費電力とウェークアップ時間との間のバランスを容易に設計できます。
6. 12mm×12mmフットプリントの小型パッケージ・サイズ

• ワイヤレス通信
  3G/4G W-CDMA基地局
  広帯域リピーター
  ソフトウェア定義無線ワイヤレス
• 広帯域通信
  ポイントtoポイント
  ローカル・マルチポイント・ディストリビューション・サービス（LMDS）／マルチチャンネル・マルチポイント・ディストリビューション・サービス（MMDS）
• ダイバーシティ送信、複数入力／複数出力（MIMO）
• 計測機器
• 自動テスト装置

AD9625は、12ビットのモノリシック・サンプリングA/Dコンバータ（ADC）で、秒あたり最大2.6ギガ・サンプル（GSPS）までの変換レートで動作します。この製品は、2ndナイキスト領域までの広帯域アナログ信号をサンプリングするために設計されています。AD9625の広い入力帯域幅、高いサンプリング・レートおよび優れた直線性の組み合わせは、スペクル・アナライザー、データ・アクイジション・システムおよびレーダや電子妨害システム（EMC）のような軍用電子アプリケーションにとって最適となっています。

アナログ入力、クロック並びにSYSREF±信号は、差動の入力となっています。JESD204Bベースの高速シリアル出力は、1、2、4、6レーンまたは8レーン配置のさまざまな構成が可能となっています。このデバイスは、工業用温度範囲－40℃～＋85℃にわたって仕様規定されています。

製品のハイライト

1. 高性能： 高サンプル・レートのアプリケーションでの並外れたSFDR、ダイレクト・サンプリングおよび内蔵リファレンス
2. JESD204B仕様に基づいた、柔軟なデジタル・データ出力フォーマット
3. 制御経路SPIインターフェース・ポートは、データのフォーマッティング、ゲインとオフセットの調整のような、さまざまな製品の特性と機能をサポート

アプリケーション

• スペクトル・アナライザ
• 軍用通信
• レーダ
• 高性能デジタル・ストレージ・オッシロスコープ（DSO）
• アクティブ電波妨害／対妨害システム
• 電子監視と防衛システム

AD9680は、デュアル、14ビット、1.25GSPS/1GSPS/820MSPS/500MSPSのA/Dコンバータ（ADC）です。デバイスは、オンチップのバッファ回路とサンプル＆ホールド回路を備えており、低消費電力、小型サイズおよび使い易く設計されています。このデバイスは、最大2GHzまでの広帯域幅アナログ信号をサンプリングするように設計されています。AD9680は、小型パッケージ内に、広い入力帯域幅、高サンプリング・レート、優れた直線性および低消費電力と最適化されています。

デュアルのADCコアは、マルチステージの差動パイプライン・アーキテクチャを採用し、出力誤差補正ロジックを内蔵しています。各ADCは、ユーザー選択可能な多様な入力範囲をサポートする広帯域幅入力となっています。リファレンス電圧を内蔵しているため設計が容易です。

アナログ入力とクロック信号は、差動の入力となっています。各ADCデータの出力は、2つのデジタル・ダウンコンバータ（DDC）に内部で、接続されています。各DDCは、5段にカスケードされた信号処理段で構成されています。：12ビットの周波数変換（NCO）と4つのハーフ・バンド・デシメーション・フィルタ。DDCはデフォルトでバイパスされます。

DDCブロックに加えて、AD9680は、通信用レシーバ内の自動ゲイン制御（AGC）機能を簡素化する幾つかの機能を備えています。プログラマブルなスレッショールド検出器を使うと、ADCの高速検出ビットを使って着信信号パワーをモニタすることができます。もし入力信号レベルがプログラマブルなスレッショールドを超えると、高速検出インジケータがハイ・レベルになります。このスレッショールド・インジケータの待ち時間は小さいため、迅速にシステム・ゲインを下げてADC入力で範囲外状態を回避することができます。

ユーザーは、DDC構成とレシーブ・ロジック・デバイスがアクセプト可能なレーン・レート次第で、サブクラス1　JESD204Bベースの高速シリアル出力は、1、2、4レーン配置のさまざまな構成にすることできます。複数個のデバイス同期は、SYSREF±とSYNCINB±入力ピンを通してサポートされています。

AD9680は柔軟なパワーダウン・オプションを備えており、必要に応じて大幅な省電力を可能にします。これら全ての機能は、1.8V～3.3Vの3線SPIを使ってプログラムすることができます。

AD9680は、64ピン鉛フリーLFCSPパッケージを採用し、－40℃～＋85℃の工業用温度範囲にわたって仕様規定されています。この製品はUS特許によって保護されています。

1. 広いフルパワー帯域幅は、最大2GHZまでの信号のIFサンプリングをサポートします。
2. プログラマブル入力終端を持ったバッファ入力は、フィルタの設計と導入を簡素化します。
3. 4つの内蔵された広帯域デシメーション・フィルタと数値制御発振（NCO）ブロックは、マルチバンド・レシーバをサポートします。
4. 柔軟なシリアル・ポート・インターフェース（SPI）は、システムが必要とする仕様にミートするための、いろいろな製品の特性と機能を制御します。
5. プログラマブルな高速オーバ・レンジ検出機能
6. 9mm×9mmの64ピンLFCSPパッケージ

• 通信関連
• ダイバーシティ・マルチバンド、マルチ・モード・デジタル・レシーバ：
  3G/4G、TD-SCDMA、W-CDMA、GSM、LTE
• 汎用ソフトウェア無線
• ウルトラ・ワイドバンド衛星用レシーバ
• 計測機器
• レーダ
• 通信諜報（SIGINT）
• DOCSIS　3.0　CMTSアップストリーム・レシーバ・パス
• HFCデジタル・リバース・パス・レシーバ

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 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。

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。

図1に示す回路ブロック図は、低位相ノイズの変換ループ・シンセサイザです（オフセット・ループとしても知られています）。

この回路は、ADF4002 を用いたフェーズ・ロック・ループ（PLL）の 100 MHz という低い基準周波数を 5.0 GHz ～ 5.4GHz という高い周波数範囲に変換します。この変換は局部発振器（LO）の周波数によって決定されます。

変換ループ・シンセサイザは、PLL だけを使用したシンセサイザと比べて、きわめて低い位相ノイズ特性（50 fs 未満）を備えています。低位相ノイズ特性を実現できるのは、電圧制御発振器（VCO）を制御する ADF4002 インテジャー N PLL が、非常に小さな N の値を使用しているためです。この例では、ADF4002 位相周波数検出器（PFD）が 100 MHz、N = 1 で動作し、PLL の N の値による制限を受けずに位相ノイズ性能を実現しています。

図1 に示す回路は1 GHz ～ 28 GHz のワイヤレス・トランスミッタのリターン・ロスを高精度に測定し、システム・キャリブレーションを必要としません。

この回路は1 枚の回路ボードに実装され、無反射RF スイッチ、マイクロ波RF 検出器、12 ビットの高精度A/D コンバータ（ADC）を使用しています。できるだけ広い周波数範囲で回路を評価するため、狭帯域の表面実装ディレクショナル・カプラの代わりに、SMA コネクタ付きのデュアル・ポート・ディレクショナル・カプラを使用しました。

この回路は、25 dB の入力電力範囲で最大20 dB のリターン・ロスを測定します（これより小さな入力電力範囲では20 dB を超えるリターン・ロスを測定可能）。

この回路には、RF 検出器からのデジタル化された電圧の簡単な比を使ってリターン・ロスを計算する独自の機能があるため、システム・キャリブレーションが不要です。

The circuit shown in Figure 1 uses RF MEMS switches to route an RF signal between two surface-mount RF attenuators and two straight through paths.

Attenuating RF signals is commonly done in RF test instrumentation and receiver front ends to protect downstream circuitry and to increase dynamic range. Using discrete attenuators and switches maximizes design flexibility and routing options. In the Figure 1 circuit, two ADGM1304 single-pole, four-throw (SP4T) RF MEMS switches in a back to back configuration yield four independently switchable paths between input and output. Two of the paths are straight through transmission lines, the third path contains a 6 dB attenuator, and the forth path contains a 9 dB attenuator. Key to realizing this application is the use of ultralow insertion loss and highly linear switches to multiplex between the different path options.

The switches must be as transparent as possible to the RF signal and add as little insertion loss and distortion as possible. The ADGM1304 switches offer best in class insertion loss of 0.26 dB typical at 2.5 GHz, and a third-order intercept (IP3) performance of 69 dBm typical. In addition to insertion loss and distortion, another key benefit that the MEMS switch brings to this application is its ability to operate down to true dc. This means the switches do not limit lower frequency operation in a typical RF instrumentation attenuator switching application, and enables the instrument to pass dc bias voltages when required.

The physical size of the ADGM1304 device at 4 mm × 5 mm × 0.95 mm yields a significant reduction in printed circuit board (PCB) area compared to traditional electromechanical relays switching solutions. In addition, the actuation speed of the ADGM1304 switch is 30 μs, a significant improvement over electromechanical relays, which are in the order of milliseconds and introduce significant time lag in measurement systems. The actuation lifetime of the ADGM1304 device is guaranteed for one billion cycles, which is a major improvement over electromechanical relays and significantly increases overall system reliability.