??? 摘? 要: 給出了一種基于AD9788的3G數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案,研究了AD9788的工作原理,介紹了AD9788的主要特點(diǎn)及典型應(yīng)用電路,指出了AD9788在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題。?

??? 關(guān)鍵詞: 數(shù)字中頻;數(shù)字上變頻;AD9788?

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??? 近年來,3G標(biāo)準(zhǔn)迅速發(fā)展,3G信號(hào)帶寬較寬、采樣速率較高,傳統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換芯片已經(jīng)不能滿足要求。AD9788是ADI公司新近推出的一款專門用于3G無線通信系統(tǒng)的高速雙通道16位D/A轉(zhuǎn)換芯片,其采樣速率高達(dá)1GS/s。AD9788可以通過微控制器進(jìn)行靈活的配置,是一款基于軟件無線電的半定制ASIC芯片。根據(jù)軟件無線電中頻數(shù)字化的思想,本文提出一種基于AD9788的數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案^[1]。?

1 AD9788的功能及技術(shù)特性?

??? AD9788內(nèi)部主要有4個(gè)信號(hào)處理模塊:3級(jí)固定插值濾波器、帶有32位數(shù)控振蕩器的精混頻器、正交調(diào)制校正模塊和粗混頻器。其內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。?

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??? AD9788主要功能包括:?

??? (1)具有實(shí)/復(fù)數(shù)調(diào)制功能,有增益及偏移調(diào)整功能,輸出電流8.7mA～31.7mA可變;?

??? (2)內(nèi)置32位低功耗數(shù)控振蕩器;?

??? (3)具有帶溫度補(bǔ)償功能的內(nèi)部鎖相環(huán),可輸出整數(shù)倍于輸入數(shù)據(jù)速率的時(shí)鐘;?

??? (4)支持狀態(tài)回讀;?

??? (5)支持最多8倍插值濾波,并且可以進(jìn)行跨度為±n×fs的頻率搬移(其中fs為AD9788的輸入采樣速率,n不大于AD9788插值倍數(shù)的一半);?

??? (6)AD9788可以用于CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA及WiMAX等3G基站多載波發(fā)射通道,完成數(shù)字基帶數(shù)據(jù)到模擬中頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換^[2]。?

2 AD9788的典型電路應(yīng)用?

??? AD9788電路模塊接口主要包括輸入數(shù)字接口、模擬差分輸出接口、時(shí)鐘接口、編程接口、同步接口等,如圖2。?

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2.1 輸入數(shù)字接口?

??? AD9788有兩個(gè)16bit的數(shù)據(jù)輸入口P1D<15:0>和P2D<15:0>,輸入模式包括并行輸入模式和I/Q復(fù)用輸入模式。在I/Q數(shù)據(jù)并行輸入的模式下,I數(shù)據(jù)從P1D<15:0>輸入,Q數(shù)據(jù)從P2D<15:0>輸入。AD9788提供了DATACLK輸出用于與數(shù)字上變頻器件同步,一般都將DATACLK作為數(shù)字上變頻器件的工作時(shí)鐘。?

2.2 輸出模擬接口?

??? AD9788的輸出為差分電流輸出,需要通過變壓器進(jìn)行AC耦合將其轉(zhuǎn)化為單端信號(hào)。另外根據(jù)需要可以在變壓器后加上低通濾波器,以防止高頻雜散泄漏到射頻部分。?

2.3 時(shí)鐘接口?

??? AD9788時(shí)鐘接口主要包括:DATACLK、CLK+、CLK-。CLK+、CLK-為AD9788輸入差分時(shí)鐘,頻率為輸入數(shù)字中頻信號(hào)的采樣速率即可,利用AD9788內(nèi)部鎖相環(huán)提供最高8倍的時(shí)鐘作為DAC轉(zhuǎn)換速率。DATACLK是AD9788轉(zhuǎn)換時(shí)鐘的分頻輸出,速率應(yīng)為輸入數(shù)字中頻信號(hào)的采樣速率,它的極性以及相對(duì)于主時(shí)鐘的延時(shí)都可以編程設(shè)定。?

2.4 同步設(shè)計(jì)?

??? 在使用多片AD9788的系統(tǒng)中,有時(shí)需要各片AD9788同步工作。AD9788提供了兩種多片同步方式。第一種方式是多片AD9788中一片充當(dāng)主片,其余充當(dāng)從片,同步信號(hào)由主片同步輸出后反饋到主片同步輸入,并且分發(fā)到各個(gè)從片的同步輸入;第二種方式是多片AD9788均充當(dāng)從片,同步信號(hào)由外部器件產(chǎn)生,然后分發(fā)到各個(gè)AD9788的同步輸入。這兩種多片同步方式時(shí)序要求相同,同步的效果沒有差別,實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)的方便程度進(jìn)行選擇。?

2.5 編程接口?

??? AD9788的編程接口主要包括:SDIO、SDO、CSB、SCLK,即AD9788的SPI編程接口信號(hào)。其中數(shù)據(jù)輸入輸出可以通過SDIO單線雙向進(jìn)行,也可以分別通過SDIO和SDO進(jìn)行(此時(shí)SDIO僅用作輸入)。為了與其他使用SPI接口的器件中的大多數(shù)接口方式保持一致,便于配置軟件的設(shè)計(jì),通常通過SDIO和SDO進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出。?

2.6 其他接口?

??? 此外,AD9788還有一些其他控制及檢測(cè)接口。包括120μA電流參考I120、參考電壓VREF、中斷IRQ、復(fù)位RESET、內(nèi)部鎖相環(huán)鎖定指示PLL_LOCK和使能TXENABLE等。?

3 基于AD9788的數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)方案?

??? 基于軟件無線電中頻數(shù)字化的設(shè)計(jì)思想,結(jié)合AD9788的功能特性,設(shè)計(jì)了一種3G系統(tǒng)數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)的實(shí)現(xiàn)方案。結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。?

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??? 數(shù)字信號(hào)送至AD9788,可以進(jìn)行最多8倍內(nèi)插濾波,并且可以進(jìn)行跨度為±n×fs的頻率搬移。為了減少DAC滾降對(duì)輸出信號(hào)帶內(nèi)平坦度的影響,通常選擇8倍內(nèi)插濾波和跨度為2×fs的頻率搬移。這樣中頻信號(hào)可以通過一級(jí)混頻器直接變頻成射頻信號(hào),從而節(jié)省一級(jí)模擬中頻電路,大大簡(jiǎn)化發(fā)射模擬通道設(shè)計(jì)。AD9788只能提供8倍插值濾波,如果想要達(dá)到較高的采樣速率,需對(duì)基帶信號(hào)做插值濾波處理,目前比較常見的方法是用FPGA邏輯實(shí)現(xiàn)^[3]。?

4 AD9788在3G數(shù)字中頻系統(tǒng)中的典型配置?

??? 以CDMA2000及WCDMA系統(tǒng)為例,提出了AD9788的典型配置,如表1所示。?

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5 AD9788應(yīng)用中的注意事項(xiàng)?

??? 在AD9788的使用中,應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題:?

??? (1)AD9788支持復(fù)數(shù)調(diào)制,使用者可以根據(jù)實(shí)際需要選擇復(fù)數(shù)和實(shí)數(shù)調(diào)制方式。如果是復(fù)數(shù)調(diào)制方式,用100?贅電阻連接AD9788的I和Q信號(hào);如果是實(shí)數(shù)調(diào)制方式,只連接其中一路,將AD9788的另一路用1k?贅電阻下拉到地。?

??? (2)AD9788的DATACLK時(shí)鐘可以用于其他器件的工作時(shí)鐘,或作為時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)源。DAC_AUX1+/-、DAC_AUX2+/-為輔助DAC電壓輸出。在DAC后面連接積分調(diào)制器的情況下,DAC_AUX+/-可以作為直流偏置電流補(bǔ)償,起到輔助本振取消、減少本振饋通的作用。?

??? (3)SYNC_IN+/-是LVDS信號(hào),其內(nèi)部阻抗為100Ω,所以外部不需要100?贅匹配電阻。SYNC_IN+、SYNC_IN-外接上下拉電阻,提供直流偏置。?

??? AD9788是一款高速、高性能、高采樣率的16位雙通道D/A轉(zhuǎn)換芯片,可以應(yīng)用于單載波、多載波等寬帶3G信號(hào)的D/A轉(zhuǎn)換。通過其內(nèi)部的頻率搬移功能,AD9788可以輸出模擬中頻信號(hào),從而可以通過一級(jí)混頻器直接變頻成射頻信號(hào),節(jié)省一級(jí)模擬中頻電路,簡(jiǎn)化發(fā)射模擬通道設(shè)計(jì)。AD9788可以廣泛應(yīng)用于基于軟件無線電思想的3G數(shù)字中頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)。?

參考文獻(xiàn)?

[1] 楊小牛,樓才義,徐建良.軟件無線電原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2001.?

[2] AD9788 Datasheet[S].Analog Devices,2007.?