低功耗接收機(jī)中頻子系統(tǒng)芯片AD607

    AD607的低噪聲高內(nèi)插混頻器使用雙平衡形式的Gilbert類(lèi)型的單元。AD607的混頻器單元還包含一個(gè)本地振蕩器預(yù)放大器，它使得本振輸入電平可低至-16dBm。

    增益控制端可作為手調(diào)增益控制的輸入（MGC），或自動(dòng)增益控制（AGC）的RSSI輸出。在MGC方式時(shí)，AD607從外部的AGC檢測(cè)器或DAC中得到外部增益控制電壓。在AGC方式時(shí)，芯片內(nèi)的檢測(cè)器和外部的來(lái)自AGC環(huán)路的平均電容使得IF輸出可保持在±300mV。這樣電容上的電壓足以提供 RSSI輸出。

    I路的解調(diào)器和Q路的解調(diào)器提供了正交基帶輸出，可與AD7013（IS54，TRTRA，MAST）或AD7015（GSM）等基帶轉(zhuǎn)換器接口。與中頻保持相鎖定的正交VCO驅(qū)動(dòng)I和Q解調(diào)器。當(dāng)AD607的正交VCO與輸入信號(hào)保持相位鎖定時(shí)，I和Q解調(diào)器還可解調(diào)AM信號(hào)。該VCO還可與外部的拍頻振蕩器保持相位鎖定，這時(shí)解調(diào)器用作CW或SSB接收的乘積檢測(cè)器。AD607還可用于解調(diào)BPSK信號(hào)，這時(shí)外部的Costas環(huán)路用于載波恢復(fù)。

    AD607的主要特點(diǎn)如下：

    ●集成了完整的接收機(jī)，具有-15dBm到1dB的壓縮點(diǎn)和-8dBm輸入三階內(nèi)插點(diǎn)（IP3）以及500MHz的RF和LO帶寬。

    ●線(xiàn)性中頻放大器，帶有RSSI輸出的MGC或AGC；

    ●正交解調(diào)器可用于鎖相正交振蕩器，可對(duì)400kHz到12MHz的中頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并可解調(diào)AM、CW和SSB信號(hào)；

    ●低功耗：3V電源時(shí)功耗為25mW，具有與CMOS兼容的低功耗控制；

    ●可與基帶轉(zhuǎn)換器AD7013和AD7015接口；

    ●AD607可廣泛用于GSM，CDMA，TDMA和TETRA接收機(jī)、衛(wèi)星終端和電池供電的通信設(shè)備。

2 引腳說(shuō)明與極限參數(shù)

2.1 引腳說(shuō)明

    AD607采用20腳SSOP封裝，封裝外形圖如圖1所示。表1所列為其引腳功能描述。

2.2 極限參數(shù)

    ●電源電壓：VPS1、VPS2：5.5V；

    ●內(nèi)部功耗：600mW；

    ●工作溫度范圍：（采用2.7V~5.5V電源時(shí)）-25℃~+85℃；工作溫度范圍（采用4.5V~5.5V電源時(shí)）-40℃~+85℃；

    ●存儲(chǔ)溫度范圍：+65℃~+150℃；

    ●引腳溫度（焊接60秒）：300℃

3 工作原理

    AD607提供了實(shí)現(xiàn)完整的低功耗，單變頻接收機(jī)或雙變頻接收機(jī)所需的大部分電路，其輸入頻率最大為500MHz，中頻輸入為400kHz到12MHz。內(nèi)部I/Q解調(diào)器和相應(yīng)的鎖相環(huán)路可提供載波恢復(fù)，并支持多種調(diào)制模式，包括n-PSK，n-QAM和AM。在中等增益時(shí)，使用3V的單電源（最小 2.7V，最大5.5V）的典型電流消耗為8.5mA。

    [!--empirenews.page--]圖2所示為AD607的功能框圖。它包含了一個(gè)可變?cè)鲆鎁HF混頻器和線(xiàn)性四級(jí)IF放大器，可提供的電壓控制增益范圍大于90bB?；祛l級(jí)后是雙解調(diào)器，各包含一個(gè)乘法器，后接一個(gè)雙極點(diǎn) 2MHz的低通濾波器，由一鎖相環(huán)路驅(qū)動(dòng)，該鎖相環(huán)路同時(shí)提供同相和正交時(shí)鐘。芯片還包含有內(nèi)部的AGC檢測(cè)器，溫度穩(wěn)定增益控制系統(tǒng)用于提供準(zhǔn)確的 RSSI輸出。另外，AD607芯片還具有與CMOS兼容的功耗控制偏置系統(tǒng)。

3.1 混頻器

    UHF混頻器采用改進(jìn)型的Gilbert類(lèi)型單元設(shè)計(jì)，可在低頻到500MHz的頻率范圍內(nèi)工作?；祛l器輸入端動(dòng)態(tài)范圍的高端由RFHI和RFLO間的最大輸入信號(hào)電平確定，而低端則由噪聲電平確定。

    混頻器的射頻輸入端是差分的，因此RFLO端和RFHI端在功能上是完全相同的，這些節(jié)點(diǎn)在內(nèi)部予以偏置，一般假定RFLO交流耦合到地。RF端口可建模為并聯(lián)RC電路，如圖3所示。

    MXOP端的最大可能電平由電壓和電流限制共同決定。使用3V的電源和VMID=1.5V時(shí)，最大擺幅為±1.3V。為在負(fù)載為165Ω的標(biāo)準(zhǔn)濾波器中得到±1V的電壓擺幅，需要的峰值驅(qū)動(dòng)電流是±6mA。但是電壓和電流的下限不應(yīng)與混頻器增益相混淆。在實(shí)際系統(tǒng)中，AGC電壓將決定混頻增益，從而決定IF輸入端IFHI腳的信號(hào)電平，它總是小于±56mV，這是IF放大器的線(xiàn)性范圍限制的結(jié)果。

3.2 RSSI的增益定標(biāo)

    AD607的總增益以分貝表示時(shí)，相對(duì)于GAIN/RSSI端的AGC電壓VG是線(xiàn)性的。當(dāng)VG為零時(shí)，所有單元的增益為零。各級(jí)的增益是并行變化的。 AD607內(nèi)含增益定標(biāo)的溫度補(bǔ)償電路。當(dāng)增益由外部控制時(shí)，GAIN/RSSI端是MGC輸入；當(dāng)使用內(nèi)部的AGC檢測(cè)器時(shí)，GAIN/RSSI端是 RSSI輸出。

    增益控制定標(biāo)因子正比于施加在腳GREF端的參考電壓。當(dāng)該腳連接到電源的中點(diǎn)時(shí)，標(biāo)度是20mV/dB(VP=3V)。在這些條件下，增益的低80dB對(duì)應(yīng)的控制電壓為0.4V<VG<2.0V。

    另外，GREF端還可連接到外部電壓參考VR上，使用AD1582或AD1580作電壓參考可以提供與電源無(wú)關(guān)的增益標(biāo)度，當(dāng)使用AD7013和AD7015基帶轉(zhuǎn)換器時(shí)，外部參考也可由基帶轉(zhuǎn)換器的參考輸出提供，如圖4所示。

4 設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題

    下面介紹AD607在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中的幾個(gè)具體問(wèn)題。

4.1 印制板設(shè)計(jì)

    正像所有的寬帶高增益器件的應(yīng)用設(shè)計(jì)一樣同，AD607的印制板在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮特定的接地點(diǎn)的位置，以免耦合不需要的信號(hào)，特別是在I-FOP到RFHI或IFHI之間。

    AD607的高靈敏度會(huì)使無(wú)用的本地電磁信號(hào)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生影響。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段，必須使用良好的屏蔽。最好的解決方法是使用一屏蔽盒將所有元件完全包裝起來(lái)，并使用數(shù)量盡可能少的信號(hào)連接器（RF，LO，I和Q路）。

    在屏蔽盒中，I和Q輸出腳可能包含小的串聯(lián)電阻（大約100Ω），這在測(cè)試負(fù)載較輕時(shí)（如大于20kΩ的阻性負(fù)載和幾個(gè)pF的電容）并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能有明顯影響。還有助于防止不需要的RF輻射進(jìn)入屏蔽盒內(nèi)部。

    在電源上應(yīng)連接穿心電容，在電源引腳的內(nèi)部和外部應(yīng)使用磁阻。在靠近IC引腳處應(yīng)使用兩個(gè)不同值的電容對(duì)電源進(jìn)行去耦。

4.2 使用內(nèi)部的AGC檢測(cè)器

    AD607在內(nèi)部的中頻放大器輸出處有一個(gè)檢測(cè)器單元，在不需要DSP支持的接收機(jī)應(yīng)用中，該單元可為芯片自射提供AGC和輸出電平調(diào)節(jié)功能。在AGIN端和地之間連接一濾波電容就可實(shí)現(xiàn)這一特性。該端上的電壓可用作RSSI輸出，其定標(biāo)已在前面討論過(guò)了。

4.3 AGC電容值的選取

    在增益調(diào)制比較麻煩的應(yīng)用中，如將AGC電容從1nF升高至2.7nF；則80dB增益時(shí)的轉(zhuǎn)換時(shí)間（20mV/dB）將接近1ms。

    在IF較低時(shí)，AGC電容應(yīng)予以相應(yīng)增加，以避免增益紋波。因此在455kHz的頻率時(shí)要獲得同樣的紋波，電容應(yīng)從1nF增加到0.022μF。

    在AM應(yīng)用中，AGC環(huán)路不應(yīng)跟蹤調(diào)制包絡(luò)。在最低的調(diào)制頻率（比如300Hz）時(shí)，增益變化量所引起的失真不應(yīng)起過(guò)1%的THD失真。注意在AM應(yīng)用中，AGC濾波電容是由調(diào)制帶寬決定的，而不是由IF決定的。

4.4 其它

    在腳12和地之間不能放置電阻，因?yàn)檫@里的電阻會(huì)將積分器轉(zhuǎn)換為低通濾波器。積分器為維持給定的輸出不需要輸入信號(hào)，而低通波波器需要。此“輸入”是IFOP端增加的幅度信號(hào)。因此AGC環(huán)路不需調(diào)整IFOP端的輸出電平。

5 典型應(yīng)用電路

    圖5所示為AD607的應(yīng)用電路。中頻和射頻端口使用50Ω的電阻端接，以便與外部的本振和射頻信號(hào)在寬頻帶實(shí)現(xiàn)匹配。中頻濾波器為10.7MHz，使用330Ω的輸入和輸出端接。