Обработка широкополосных радиосигналов

The AD9144 is a quad, 16-bit, high dynamic range digital-to-analog converter (DAC) that provides a maximum sample rate of 2.8 GSPS, permitting a multicarrier generation up to the Nyquist frequency. The DAC outputs are optimized to interface seamlessly with the ADRF6720 analog quadrature modulator (AQM) from Analog Devices, Inc. An optional 3-wire or 4-wire serial port interface (SPI) provides for programming/readback of many internal parameters. Full-scale output current can be programmed over a typical range of 13.9 mA to 27.0 mA. The AD9144 is available in an 88-lead LFCSP.

Product Highlights

1. Greater than 1 GHz, ultrawide complex signal bandwidth enables emerging wideband and multiband wireless applications.
2. Advanced low spurious and distortion design techniques provide high quality synthesis of wideband signals from baseband to high intermediate frequencies.
3. JESD204B Subclass 1 support simplifies multichip synchronization in software and hardware design.
4. Fewer pins for data interface width with a serializer/deserializer (SERDES) JESD204B eight-lane interface.
5. Programmable transmit enable function allows easy design balance between power consumption and wake-up time.
6. Small package size with 12 mm × 12 mm footprint.

Applications

• Wireless communications
  • 3G/4G W-CDMA base stations
  • Wideband repeaters
  • Software defined radios
• Wideband communications
  • Point-to-point
  • Local multipoint distribution service (LMDS) and multichannel multipoint distribution service (MMDS)
• Transmit diversity, multiple input/multiple output (MIMO)
• Instrumentation
• Automated test equipment

AD9625 – это монолитный 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с внутренней выборкой, работающий со скоростями преобразования до 2.5 миллиарда отсчетов в секунду (GSPS). Данный продукт предназначен для оцифровки широкополосных аналоговых сигналов в полосе частот вплоть до второй зоны Найквиста. Благодаря комбинации широкой полосы входного каскада, высокой частоты дискретизации и превосходной линейности AD9625 идеально подходит для применения в спектроанализаторах, системах сбора данных, а также широком спектре военной электроники, включая радиолокационные системы и постановщики помех/схемы противодействия помехам.

Входы аналогового сигнала, тактового сигнала и опорного напряжения (SYSREF±) являются дифференциальными. Высокоскоростной последовательный интерфейс вывода стандарта JESD204B может работать в различных конфигурациях с одной, двумя, четырьмя, шестью и восемью линиями данных. Продукт работает в промышленном температурном диапазоне от −40°C до +85°C.

Ключевые особенности продукта

1. Высокое качество преобразования: исключительный свободный от побочных составляющих динамический диапазон (SFDR) в проектах с высокой частотой дискретизации и непосредственной дискретизацией радиосигнала; точный интегрированный источник опорного напряжения.
2. Конфигурируемый интерфейс вывода цифровых данных формата JESD204B.
3. Порт SPI для управления различными функциями и параметрами продукта, включая формат данных, а также данные калибровки коэффициента усиления и смещения.

Области применения

• Спектроанализаторы
• Военная связь
• Радиолокационные системы
• Высококачественные цифровые запоминающие осциллографы
• Активные постановщики помех /схемы противодействия помехам
• Электронные средства разведки и средства радиоэлектронной борьбы

Ядра АЦП построены на базе многокаскадной дифференциальной конвейерной архитектуры с интегрированной логикой исправления ошибок в выходном коде. Каждый АЦП имеет широкополосный аналоговый входной каскад, который может работать с широким набором выбираемых пользователем диапазонов рабочего напряжения. Интегрированный источник опорного напряжения упрощает проектирование системы.

Входы аналоговых сигналов и тактовой синхронизации являются дифференциальными. Выход каждого АЦП подключен к цифровому преобразователю с понижением частоты (DDC), состоящему из 4 последовательно соединенных каскадов обработки сигнала: 12-разрядного преобразователя частоты (NCO) и 4 полуполосных децимирующих фильтров.

В дополнение к блокам DDC AD9680 имеет ряд функций, упрощающих реализацию автоматической регулировки усиления (АРУ) в приемниках систем связи. Программируемый пороговый детектор позволяет контролировать уровень мощности входного сигнала, используя выходные биты быстрого детектирования АЦП. Индикатор быстрого детектирования переключается в состояние высокого логического уровня, если уровень входного сигнала превышает программируемый порог. Поскольку данный индикатор имеет короткое время реакции, пользователь может быстро уменьшить коэффициент усиления системы для предотвращения перегрузки АЦП по входу.

Высокоскоростные последовательные интерфейсы вывода стандарта JESD204B Subclass 1 могут быть сконфигурированы пользователем для работы с 1, 2 или 4 линиями данных, в зависимости от конфигурации DDC и быстродействия приемного логического устройства. При помощи входных выводов SYSREF± и SYNCINB± поддерживается возможность синхронизации нескольких микросхем.

Компонент имеет широкие возможности управления энергопотреблением, позволяющие добиваться существенного снижения потребляемой мощности. Все функциональные возможности продукта программируются при помощи трехпроводного интерфейса SPI, работающего с напряжением питания от 1.8 В до 3.3 В.

AD9680 выпускается в бессвинцовом 64-выводном корпусе LFCSP и работает в промышленном температурном диапазоне от −40°C до +85°C. Данный продукт защищен патентом США.

Ключевые особенности продукта

1. Низкая потребляемая мощность на канал АЦП.
2. Широкая полоса при максимальном уровне сигнала позволяет осуществлять дискретизацию сигналов ПЧ в диапазоне до 2 ГГц.
3. Буферизированные входы с программируемым согласованием упрощают проектирование и реализацию фильтра.
4. Четыре интегрированных широкополосных децимирующих фильтра и генератор с цифровым управлением (NCO) для построения многодиапазонных приемников.
5. Конфигурируемый интерфейс последовательного порта (SPI) для управления различными параметрами и функциями продукта в соответствии с требованиями конкретной системы.
6. Программируемая функция быстрого детектирования перегрузки.
7. 64-выводный корпус LFCSP, 9 мм x 9 мм

Области применения

• Многодиапазонные, многорежимные цифровые приемники с разнесенным приемом
• Системы связи
  • 3G/4G, TD-SCDMA, W-CDMA, GSM, LTE
•  Программно определяемые радиосистемы общего назначения
• Сверхширокополосные спутниковые приемники
• Измерительная техника
• Радиолокация
• Радиоэлектронная разведка (SIGINT)
• Приемники восходящего потока в кабельных сетях DOCSIS 3.0
• Цифровые приемники обратного канала в гибридных волоконно-оптических/коаксиальных сетях

The automatic gain control (AGC) circuit is useful in multiple applications such as amplitude stabilization of a synthesizer, controlling output power in a transmitter, or optimizing dynamic range in a receiver. The circuit shown in Figure 1 uses the ADL6010 detector, along with the HMC985A voltage variable attenuator (VVA) and the HMC635 RF amplifier, to provide automatic gain control over a wide range of input frequencies (20 GHz to 37.5 GHz) and amplitude. Circuit performance, as measured by the AGC figures of merit described in this circuit note, are very good between 20 GHz and 30 GHz. The overall gain of the circuit falls off above 30 GHz. However, improvements can be made over narrow bands by using matching techniques not explored in this circuit note.

The AGC circuit has applications in microwave instrumentation and radar-based measurement systems.

The circuit shown in Figure 1 is an RF power measurement circuit that accurately measures the power from an RF signal source within a frequency range of 9 kHz to 6 GHz, and has a nominal input power range of 45 dBm (−30 dBm to +15 dBm).

A simple calibration routine can be performed at multiple frequencies to compensate for any frequency response variation of the circuit. Calibration data is stored in a lookup table, which is referenced during the RF power measurement.

The circuit block diagram shown in Figure 1 is a low phase noise translation loop synthesizer (also known as an offset loop). This circuit translates the lower 100 MHz reference frequency of the

ADF4002 phase locked loop (PLL) up to a higher frequency range of 5.0 GHz to 5.4 GHz, as determined by the frequency of the local oscillator (LO).

The translation loop synthesizer has very low phase noise (<50 fs) in contrast to a synthesizer using only a PLL. The low phase noise is because of the very low N value used by the ADF4002 integer-N PLL, which controls the voltage controlled oscillator (VCO). In this example, the ADF4002 phase frequency detector (PFD) runs at 100 MHz, and N = 1, yielding phase noise performance that is not limited by the N value of the PLL.

The circuit shown in Figure 1 accurately measures return loss in a wireless transmitter from 1 GHz to 28 GHz without any need for system calibration.

The design is implemented on a single circuit board using a nonreflective RF switch; a microwave RF detector; and a 12-bit, precision analog-to-digital converter (ADC). To evaluate the circuit over the widest possible frequency range, a dual-port directional coupler with SMA connectors was used instead of a narrow-band, surface-mount directional coupler.

The circuit measures return loss of up to 20 dB over an input power range of 25 dB (return losses in excess of 20 dB can be measured over a smaller input power range).

A unique feature of the circuit is that it calculates return loss using a simple ratio of the digitized voltages from the RF detector, thereby eliminating the need for system calibration.

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.