1.1 RF信號處理部分
??? RF信號處理部分主要由前置增益可調(diào)放大器,、兩個線性度高的混頻器,、兩個帶寬可調(diào)的基帶濾波器、自動增益調(diào)控模塊（AGC SENDER）,、直流偏移校正（DC CORRECTION）模塊組成,。
??? 射頻信號經(jīng)過良好的阻抗匹配由差分輸入端口RF_INPUT和/RF_INPUT進(jìn)入芯片,，輸入至前置放大器級，然后分為兩個通道,，分別與正交的兩路本振" title="本振">本振信號混頻,，下變頻至基頻，然后分別通過帶寬可調(diào)（4～40MHz）的基帶低通濾波器,，再經(jīng)差分放大器放大后分別輸出Q_OUT,，/Q_OUT和I_OUT，/I_OUT兩路正交的差分基頻信號,。
??? 整個通路的增益控制設(shè)計非常有特點,，可分為模擬RF AGC、RF數(shù)字控制增益,、基帶前置濾波器和基帶后置濾波器四個部分（圖1只表示出第一部分）,，增益的控制非常靈活和方便。其中模擬RF AGC增益是連續(xù)變化的（0～72dB）,，由AGC SENDER實現(xiàn)控制,；RF數(shù)字控制增益是一個0dB、4dB二選一的增益開關(guān),，由芯片內(nèi)部邏輯位RFG的高低來實現(xiàn)控制,；基帶前置濾波器和后置濾波器的增益均為0～12.6dB，步長為4.2dB,，分別由芯片內(nèi)部邏輯位BA1,、BA0和BG1、BG0來實現(xiàn)增益選擇控制,。
??? 基帶濾波器的帶寬可以根據(jù)用戶的需要在4～40MHz范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整,，也可通過I2C總線設(shè)置邏輯位BF1-BF6和BR0-BR5來實現(xiàn)。
??? ZL10036芯片中還帶有放大器的直流偏移校正電路,。它通過一個內(nèi)置的偏置矯正反饋放大器消除放大器的直流偏移,。在放大器的增益達(dá)到飽和狀態(tài)時，直流偏移會影響放大器的工作點而影響非線性性能,。但是,，偏移校正電路中的時間常數(shù)會影響芯片的上電時間，所以在對上電時間要求比較嚴(yán)格的情況下,，可以通過外接交流短路電容來禁用偏移校正功能^[4],。
1.2 PLL頻率合成器部分
??? ZL10036芯片中用于與射頻信號混頻的本振信號由芯片內(nèi)電荷泵鎖相環(huán)（CPPLL）頻率合成器產(chǎn)生。在電荷泵鎖相環(huán)中,，鑒頻鑒相器與電荷泵相結(jié)合使得采用無源環(huán)路濾波器" title="環(huán)路濾波器">環(huán)路濾波器的電荷泵鎖相環(huán)理論上能產(chǎn)生無限的直流增益和無窮大的頻率牽引范圍,，并且獲得零靜態(tài)相位誤差^[2][3]。
??? ZL10036中所采用的整數(shù)分頻" title="分頻">分頻頻率合成器結(jié)構(gòu)是一種最基本的電荷泵鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示,，包括由晶體振蕩器產(chǎn)生的參考時鐘,、鑒頻鑒相器、電荷泵,、環(huán)路濾波器,、壓控振蕩器、可編程分頻器,。鑒頻鑒相器比較兩個信號的相位與頻率差,，并且產(chǎn)生up和down的控制信號給電荷泵，電荷泵相應(yīng)地給環(huán)路濾波器充放電,，壓控振蕩器的輸出頻率正比于環(huán)路濾波器上的控制電壓,，最終使參考時鐘與可編程分頻器輸出信號同頻同相，從而壓控振蕩器的輸出信號頻率為參考時鐘信號頻率的N倍,，N為芯片內(nèi)15位可編程分頻器的分頻比,。

?

??? ZL10036芯片中除了環(huán)路濾波器和參考時鐘需要外接之外，其他所有構(gòu)成電荷泵鎖相環(huán)路的組成部分都已經(jīng)集成在片內(nèi),。其中外接環(huán)路濾波器采用無源一階低通濾波器,，而參考時鐘信號由外接晶體振蕩器電路產(chǎn)生的振蕩信號經(jīng)過芯片內(nèi)的參考分頻器(REFERENCE DIVIDER)分頻后得到。
??? 15位可編程分頻器和參考分頻器的分頻比,，以及電荷泵的最大電流均通過I²C總線設(shè)置芯片相關(guān)邏輯位實現(xiàn)控制,。此外，壓控振蕩器組的工作也由I2C總線根據(jù)分頻比的設(shè)置情況實現(xiàn)自動控制,，不需要人為干預(yù),，非常方便。
1.3 邏輯控制部分
??? ZL10036芯片內(nèi)有13字節(jié)的寄存器空間,，用戶可以通過對這些寄存器進(jìn)行寫操作實現(xiàn)對芯片的控制和芯片工作參數(shù)的設(shè)置。還可以對這些寄存器進(jìn)行讀操作以監(jiān)視芯片的工作,。
??? 下面對ZL10036的13個寄存器的功能和設(shè)置做一個簡單和必要的介紹,，圖3是ZL10036寄存器映像表。

?

????字節(jié)1：芯片地址字節(jié),，用于總線對芯片尋址,。
??? 字節(jié)2，3：PLL頻率合成器15位可編程分頻器分頻比的控制位,。
??? 字節(jié)4：LEN為射頻旁路功能使能位,；BG0和BG1為基帶后置濾波器增益控制位；BA0和BA1為基帶前置濾波器增益控制位,；RFG為RF數(shù)字控制增益的控制位,。
??? 字節(jié)5：R0～R4為參考分頻器分頻比的設(shè)置位；C0和C1為電荷泵最大電流控制位,；P0為通用輸出端,。
????字節(jié)6：RSD為基帶濾波器電阻轉(zhuǎn)換使能位,。為了改善I、Q兩通道的帶寬和相位的同步,，基帶濾波器使用了電阻轉(zhuǎn)換技術(shù)（resistor switching technique）,，濾波器中使用不同的電阻值把濾波器基帶帶寬分成了三個子帶，當(dāng)帶寬設(shè)置正好處于3個子帶的2個交點處時,，帶寬的準(zhǔn)確性可能會下降,。這個問題可以通過使用RSD位禁止電阻轉(zhuǎn)換來解決：每當(dāng)芯片上電時，RSD位默認(rèn)為0,，電阻轉(zhuǎn)換可用,，芯片根據(jù)用戶設(shè)置的帶寬自動選擇合適的電阻值，然后用戶置RSD為1,，禁用電阻轉(zhuǎn)換,，使其固定在已選值。
??? 字節(jié)7：BF1～BF6用來調(diào)節(jié)基帶濾波器的帶寬,，其取值為0～62（63無效）,，與BR0～BR4（見字節(jié)13）共同確定基帶濾波器帶寬；P1是通用輸出端,。
??? 字節(jié)8～10：其上電值分別為0xDB,、0x30、0xE1,，初始化時應(yīng)按硬件的要求分別置為0xD3,、0x40、0xE3,。
??? 字節(jié)11：初始化時要用0x5B,、0xF9寫入兩次，寫入的順序可以改變,。
??? 字節(jié)12：僅供測試用,。
??? 字節(jié)13：TL為緩沖本振輸出選擇位，此位為1,，用于測試目的的本振信號會從LOTEST腳輸出,，此位上電值為0；CLR位是控制邏輯重置位,；BR0～BR4,，取值為4～27（其他數(shù)值無效），與BF1～BF6（見字節(jié)7）共同確定基帶濾波器帶寬,；PD為芯片節(jié)電模式控制位,。
2 ZL10036的應(yīng)用實例
2.1 硬件設(shè)置
??? 在本文涉及的實際應(yīng)用中，使用ZL10036作為核心芯片構(gòu)建了一種可用于通信系統(tǒng)的射頻至基帶轉(zhuǎn)換器。由于ZL10036芯片的集成度非常高,，應(yīng)用中對芯片的硬件設(shè)計涉及比較少,，也相對比較簡單，主要是接入鎖相環(huán)路中的無源低通濾波器以及振蕩電路,。另外,，射頻輸入端要提供的阻抗匹配。這些外圍電路的接法可以參照ZARLINK公司提供的數(shù)據(jù)手冊,，其模塊簡圖如圖4所示,。

?

???? ZL10036使用了40腳的QFN封裝，體積很小,，高頻端的布線必須考慮射頻干擾,。芯片的底部有一個散熱支架（thermal paddle），具有很高的熱傳導(dǎo)率,，裸片（die）散發(fā)的熱量可以通過支架高效傳出,；同時支架對地的連接電阻很小，不會影響芯片工作,。ZL10036芯片工作時具有相當(dāng)高的能量密度,，如果多余的熱量不能有效散發(fā)，芯片會迅速被加熱至超過正常工作的極限溫度125℃,，影響芯片的性能甚至燒毀,。所以，為了確保良好接地散熱,，芯片焊上后,，應(yīng)再從背面滴注焊錫。另外,，為了減小版圖尺寸,，采用0402封裝的電容電阻元件。
2.2 軟件設(shè)置
??? 在通過I²C總線對芯片控制寄存器進(jìn)行寫操作時,，主控制器（MCU）發(fā)出正確的地址信號（地址字節(jié)值的確定參見文獻(xiàn)[1]）后,，ZL10036給出應(yīng)答，在下一個時鐘信號來臨時開始寫入數(shù)據(jù),。每寫完一個字節(jié)，ZL10036都會發(fā)出一個應(yīng)答信號,，主控制器收到應(yīng)答信號后可以發(fā)出結(jié)束信號終止寫操作,，也可以繼續(xù)對下一字節(jié)進(jìn)行寫操作，當(dāng)寫完12個字節(jié)后,，如主控制器繼續(xù)發(fā)出寫入數(shù)據(jù),，則ZL10036將忽略這些數(shù)據(jù)字節(jié)。
??? ZL10036還提供了非常方便的寄存器子尋址（Register Sub-Addressing）方式，當(dāng)需要改變的是某些寄存器的值時,，并不需要把所有的寄存器都重寫,。每一對編號為相鄰的偶數(shù)、奇數(shù)的寄存器對可以被單獨尋址,，如字節(jié)2,、3或者4、5等,。例如,，要改寫字節(jié)7的值，必須先用C＄（＄代表一位16進(jìn)制數(shù)）的數(shù)據(jù)尋址到字節(jié)6,，同時芯片用C＄重寫字節(jié)6,。注意，只要是C開頭的數(shù)據(jù)字節(jié),，芯片即自動尋址到字節(jié)6,。對于所有的字節(jié)對，寫入的順序可以是任意的,，用戶可以根據(jù)需要自定,。
??? 軟件的主體是把計算好的(或者是芯片要求的)值按一定的順序?qū)懭胄酒?2個寄存器。在本應(yīng)用中外部晶振采用10MHz,，參考分頻器的分頻比取32,，頻率合成器的初始工作頻率取為1000MHz，可編程分頻器的分頻比為3200,，基帶濾波器的帶寬取為16MHz,。由這些值根據(jù)芯片數(shù)據(jù)手冊中的公式[1]得到如下的寫入數(shù)據(jù)和順序（寫入順序不是惟一的）：
??? (1)首先對芯片尋址（地址為0xC2）；
??? (2)順序?qū)懭胱止?jié)2(0x0C),、3(0x80),、4(0x9F)、5(0x44),；
??? (3)用0xC0,、0x24寫字節(jié)6、7,；
??? (4)用0xC8重寫字節(jié)6(硬件要求,，見字節(jié)6的說明)；
??? (5)用0xD3,、0x40寫字節(jié)8,、9（此2值為硬件要求）；
??? (6)用0xE3,、0x5B寫字節(jié)10,、11,；(此2值為硬件要求)；
??? (7)用0xE3,、0xF9重寫字節(jié)10,、11；（硬件要求重寫11字節(jié)）,；
??? (8)用0xF0,、0x45寫入字節(jié)12、13,。
2.3 單片機控制程序
??? 本應(yīng)用采用51單片機作為微控制器(MCU)對ZL10036進(jìn)行控制和設(shè)置,，其中單片機與ZL10036的I2C接口連接采用軟件模擬的方式。所謂軟件模擬,，就是用單片機的I/O口來模擬I2C總線的工作時序,，從而達(dá)到能夠訪問帶I2C總線接口器件的目的^[5][6]。單片機的任意兩個輸出端與ZL10036的12腳SCL,、13腳SDA分別相連即可,，本應(yīng)用中選用P3.3和P3.4。采用軟件模擬的方式模擬I²C總線的通信時,，最重要的是確保典型信號的時序要求,，如開始信號、數(shù)據(jù)傳送,、應(yīng)答信號和停止信號等,，具體參見文獻(xiàn)[6]。下面給出本應(yīng)用的51單片機控制程序,。