適用于一個具>30MHz 帶寬、64dB SNR 和 80dB SFDR之 325MHz IF采樣系統(tǒng)的基準時鐘分配

圖 4 總結了上述時鐘分配方案,圖中假定基準頻率為 100MHz。圖 4 中的時鐘緩沖器和分配器在這個系統(tǒng)中有很重要的作用,因為它接收來自 OCXO 或 TCXO 器件的單端正弦波,并提供兩個差分 LVPECL 信號,這兩個信號適合發(fā)送到 ADC 和 PLL。為了使在所分配的時鐘上附加的抖動最小,它應該這么做。LTC6957-1 是一款附加抖動很小的雙 LVPECL 輸出時鐘緩沖器,適用于這種要求附加抖動較小的應用,并滿足上述討論中提出的所有要求。運用不同版本的 LTC6957,還可以實現(xiàn)其他輸出格式。LTC6957-2 提供 LVDS 輸出,LTC6957-3 和 LTC6957-4 提供 CMOS 輸出。

 

圖 4:基準時鐘分配方案

圖 4:基準時鐘分配方案

電路實現(xiàn)

正如之前所討論的那樣,抖動是提高 IF 的主要限制因素之一。用常見 ADC 和 LTC6957-1 構成時鐘分配器時,能實現(xiàn)什么樣的性能? 為了確定這一點,我們修改了兩款凌力爾特演示電路板,并將兩塊演示電路板連接起來,如圖 5 所示。

 

5.jpg

圖 5:IF 采樣系統(tǒng)原理圖,該系統(tǒng)采用兩塊凌力爾特演示電路板以及 315.5MHz 輸入測試頻率和 100MHz 基準時鐘

LTC2153-14 是一款 310Msps、14 位 ADC,該 ADC 為高的模擬輸入頻率工作而進行了全面規(guī)定,從而使其適合在這應用中作為 IF 采樣 ADC 使用。其演示電路板 DC1565A-G 修改后如圖 5 所示。

演示電路 DC1765A-A 采用了 LTC6957-1,用來緩沖 100MHz OCXO 的正弦波輸出。DC1765A-A 的兩對差分 LVPECL 輸出之一連接至 DC1565A-G 的差分編碼時鐘輸入。第二對差分信號可以用作圖 1 中 LO 產(chǎn)生 PLL 信號的基準輸入。

考慮到該 ADC 的時鐘頻率為 100MHz,所以在避免混疊的同時,理論上能實現(xiàn)的最大帶寬為 50MHz。如圖 3 所示,選定了 7 階奈奎斯特區(qū)域,這意味著,這個 50MHz 理想帶寬涵蓋了 300MHz 至 350MHz 頻率范圍。這就需要理想的磚墻式帶通濾波器,且濾波器的中心頻率為 325MHz,通帶為 50MHz,以僅允許 300MHz 至 350MHz 范圍內(nèi)的 IF 信號通過,同時抑制其他所有在想要的頻帶中可能引起混疊和干擾的信號。

在一個實際濾波器中,除了中心頻率容限,由于濾波器通帶和阻帶區(qū)域之間的過渡區(qū)域并非無限小,所以在這種情況下,更合理的 IF 帶寬選擇也許是例如帶寬高達 30MHz、中心頻率為 325MHz 的表面聲波 (SAW) 濾波器。目前,越來越容易買到這一頻率范圍的 SAW 濾波器了。

性能總結

通過一個類似于 IF 選擇性濾波器的 BPF 和一個衰減器 (其用于把 ADC 所承受的幅度調(diào)整至 -1dBFS) 將一個 315.5MHz 測試音調(diào)連接至改良型 DC1565A-G 的模擬輸入。

DC1565A-G 通過 USB 連接至一臺 PC,這里,PScope1 數(shù)據(jù)采集控制軟件用于監(jiān)視兩個影響接收器質(zhì)量的關鍵性參數(shù):SNR 和 SFDR。圖 6 示出了運行中的 PScopeTM,給出了當采用 315.5MHz、-1dBFS 音調(diào)作為 ADC 的模擬輸入,并利用作為 ADC 編碼時鐘的 LTC6957-1 對 100MHz LVPECL 信號進行緩沖時的 131072 點 FFT 以及一些相關的分析。由圖 6 可見,實現(xiàn)的 SNR 高于 64dB,而 SFDR 則超過了 80dB。對于 325MHz IF 采樣器來說,這些指標參數(shù)是極其優(yōu)異的。

 

PScope 的屏顯圖顯示了 FFT 和所測得的、圖 5 所示系統(tǒng)的信號完整性參數(shù)

圖 6:PScope 的屏顯圖顯示了 FFT 和所測得的、圖 5 所示系統(tǒng)的信號完整性參數(shù)

由于 LTC6957-1 的輸入是一個100MHz 正弦波 (為 50Ω 負載輸送 +10dBm 功率),因此按照 LTC6957 產(chǎn)品手冊給出的建議,應把有助在輸入為低幅度和 / 或低頻率時減小附加抖動量的內(nèi)部帶寬限制濾波器 (FILTA 和 FILTB) 均關斷。

結論

設計并評估了一個作為 RF 接收器一部分的 325MHz IF 采樣系統(tǒng)。采用低抖動時鐘緩沖器和分配器 LTC6857-1 以 LVPECL 格式來分配將被用作 ADC 采樣時鐘和 PLL 基準的 100MHz 系統(tǒng)基準時鐘。該 IF 采樣系統(tǒng)的性能通過觀察 SNR 和 SFDR 數(shù)值來測量。利用該系統(tǒng)獲得了卓越的 64dB SNR 和出色的 80dB SFDR,從而實現(xiàn)了有助放寬 RF 鏡頻抑制濾波器要求的較高 IF 采樣。

注:

1 PScope 收集和分析來自 ADC 的時間域及頻率域的數(shù)據(jù),并顯示相關參數(shù) (可從 www.linear.com 下載)。

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