過(guò)去十年中,，無(wú)線電接收架構(gòu)如無(wú)線通訊與軍事系統(tǒng)等都得到了極大的發(fā)展，這在很大程度上得益于高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 的革新,。十年前,，大多數(shù)無(wú)線電設(shè)備建立在較為基礎(chǔ)的超外差結(jié)構(gòu)上，且具有多個(gè)下變頻級(jí),。當(dāng)時(shí),，我們見證了高 IF （中頻） 結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)單個(gè)下變頻級(jí)的變化,。這得益于ADC帶寬、采樣速率與性能等的顯著改善,，這些顯著的改善使第二或第三奈奎斯特區(qū)域的信號(hào)采樣得以實(shí)現(xiàn),。ADS62P45 ADC便是引領(lǐng)這次變化的一個(gè)典型代表。現(xiàn)在,，ADC技術(shù)進(jìn)一步得到改進(jìn)與提升,，使得無(wú)線電中最后一個(gè)下變頻級(jí)也得以消除，從而支持直接射頻(RF)采樣接收機(jī),。參見圖1,。

　　可用于直接射頻采樣無(wú)線電架構(gòu)的ADC已經(jīng)上市多年，例如德州儀器（TI）的ADC12J4000,。不過(guò),，ADC32RF45是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)直接射頻采樣的ADC，直接射頻采樣可匹敵超外差和高中頻結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)范圍,。在零中頻結(jié)構(gòu)中（零中頻結(jié)構(gòu)是極端寬頻系統(tǒng)的首選架構(gòu)）,，ADC32RF45率先在單個(gè)設(shè)備上應(yīng)用2GHz復(fù)雜信號(hào)帶寬。

　　圖1：無(wú)線電接收器架構(gòu)演化

　　正如多數(shù)設(shè)計(jì)師所知道的那樣,，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的性能只與系統(tǒng)中其它集成電路（IC）不相上下,。使用恰當(dāng)?shù)脑O(shè)備就可以實(shí)現(xiàn)或破壞直接射頻采樣接收機(jī)或?qū)拵Я阒蓄l接收機(jī)。圖2為組成信號(hào)鏈的一些設(shè)備,，請(qǐng)仔細(xì)查看圖例,，接下來(lái)我們將對(duì)其中一些設(shè)備進(jìn)行更深入的了解。

　　圖2：直接射頻采樣的信號(hào)鏈解決方案

　　射頻采樣接收機(jī)或?qū)拵?shù)字轉(zhuǎn)化器的五大組件

　　若只是簡(jiǎn)單看看數(shù)據(jù)表,，要選出相互匹配的設(shè)備是比較困難的,。這里會(huì)給出圖2中五大組件的相關(guān)背景（包括ADC），從而呈現(xiàn)出完整,、簡(jiǎn)化與/或改善的射頻采樣接收機(jī)或?qū)拵Я阒蓄l接收機(jī),。此解決方案可用于無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施、軍用雷達(dá),、電子作戰(zhàn)或?qū)拵?a class="innerlink" href="http://forexkbc.com/tags/通信測(cè)試" title="通信測(cè)試" target="_blank">通信測(cè)試設(shè)備系統(tǒng),。

　　數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

　　ADC32RF45是射頻采樣接收機(jī)的核心與靈魂所在。它具有-155dBFS/Hz的噪音基底,，使信號(hào)直接采樣的射頻頻率達(dá)到4GHz,；但是它需要一個(gè)高品質(zhì)的采樣時(shí)鐘，從而避免由高中頻結(jié)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)范圍的下降,。對(duì)于4GHz以上的信號(hào),，可借助射頻合成器在寬帶高中頻結(jié)構(gòu)或零中頻結(jié)構(gòu)中使用ADC32RF45。高采樣速率，加上單一封裝中的兩個(gè)通道,，意味著您可以使用最小的2GHz信號(hào)帶寬的零中頻接收機(jī),，并最小化ADC通道間的I/Q不匹配現(xiàn)象，不過(guò)這需要激勵(lì)放大器的幫助,，激勵(lì)放大器也需要非常小且匹配性高,。

　　ADC32RF45包括四個(gè)集成數(shù)字下變頻器(DDC)，每個(gè)通道兩個(gè),，用于為邏輯器件的處理進(jìn)行分流,。DDC可通過(guò)每個(gè)通道使用的最多三個(gè)數(shù)控振蕩器，將所需信號(hào)混合到I/Q基帶,，用于觀察或載波跳頻應(yīng)用,。接下來(lái)，抽取濾波器降低數(shù)據(jù)速率以實(shí)現(xiàn)直接射頻采樣,，帶來(lái)的好處是高ADC采樣速率,，同時(shí)降低對(duì)信號(hào)處理和ADC接口的要求。抽取的信號(hào)隨后會(huì)發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP),，進(jìn)行額外的基帶處理,。

　　信號(hào)放大和單端至差分轉(zhuǎn)換

　　放大器驅(qū)動(dòng)直接射頻采樣結(jié)構(gòu)和寬帶零中頻結(jié)構(gòu)中的ADC。LMH3404的雙通道與全差分放大器在運(yùn)行于從直流到2GHz的系統(tǒng)中,，與射頻采樣ADC配合良好,，這得益于LMH3404的7GHz頻寬。設(shè)計(jì)LMH3404的目的是用來(lái)替代變壓器 (平衡－不平衡轉(zhuǎn)換器) ,，為ADC執(zhí)行單端至差分信號(hào)轉(zhuǎn)換,，同時(shí)提供18dB增益,。與變壓器相比,，其優(yōu)勢(shì)在于可一直降至直流，這是寬帶零中頻系統(tǒng)所需要的,。搭配ADC32RF45后,，LMH3404就能建立用于寬帶通信和測(cè)試的小型高性能2GHz帶寬零中頻接收機(jī)。雙通道放大器具有優(yōu)良的通道間增益與相位匹配性能,，限定了系統(tǒng)所需數(shù)字失配校正量,。

　　記時(shí)

　　在射頻采樣無(wú)線電中，采樣時(shí)鐘的質(zhì)量好壞對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的信噪比(SNR)具有強(qiáng)烈影響,。LMK04828是兼容JESD204B的超低噪音時(shí)鐘抖動(dòng)清除器,，可生成小于100fs抖動(dòng)、具有射頻采樣能力的時(shí)鐘,，同時(shí)具有一系列收縮或簡(jiǎn)化系統(tǒng)的特性,。因支持最多七個(gè)JESD204B裝置，LMK04828可以為多個(gè)ADC32RF45 ADC、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC),、FPGA或DSP記時(shí),。LMK04828還可以生成系統(tǒng)參考（SYSREF）信號(hào)，用于JESD204B系統(tǒng)中確定性延遲,，而數(shù)字和模擬延遲可幫助滿足每個(gè)JESD204B設(shè)備的關(guān)鍵計(jì)時(shí)需求,。

　　對(duì)于擁有高質(zhì)量時(shí)鐘的系統(tǒng)，LMK04828可以作為一個(gè)時(shí)鐘分配裝置,，同時(shí)仍具有SYSREF生成和延遲功能,。對(duì)于所有基于ADC32RF45的系統(tǒng)，我推薦使用LMK04828,。

　　射頻合成

　　高性能計(jì)時(shí)的另一個(gè)選擇（尤其是對(duì)于直接射頻采樣結(jié)構(gòu)）是使用LMX2592射頻合成器,，并結(jié)合LMK04828。LMX2592的高輸出擺幅和低相位噪聲使它能實(shí)現(xiàn)具有12kHz-20MHz積分帶寬的,，并小于50fs均方根（RMS）的抖動(dòng),，實(shí)現(xiàn)高射頻頻率下信噪比的多分貝改善，如圖3所示,。LMK04828作為L(zhǎng)MX2592的參考時(shí)鐘,，同時(shí)也為JESD204B子類1確定性延遲生成SYSREF信號(hào)。

　　圖3：LMX2592在6GHz輸出頻率的抖動(dòng)性能

　　對(duì)于載波頻率4GHz以上（C波段或X波段）的系統(tǒng),，LMX2592可以作為本地振蕩器 (LO),，生成高達(dá)9.8GHz的信號(hào)，并將期望信號(hào)混合至相對(duì)高（最高4GHz）的中頻,。ADC32RF45可以直接采樣中頻信號(hào),，中頻信號(hào)帶寬可達(dá)1GHz，用于創(chuàng)建寬帶,、高頻,、高中頻的結(jié)構(gòu)。

　　另外,，LMX2592可在零中頻結(jié)構(gòu)中用作本地振蕩器,，搭配ADC32RF45可實(shí)現(xiàn)高達(dá)2GHz信號(hào)帶寬。

　　數(shù)字信號(hào)處理

　　ADC32RF45通常與FPGA連接,；然而,，ADC32RF45的JESD204B數(shù)字輸出在使用ADC的DDC功能時(shí)，可以直接連接66AK2L06多核數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)以及ARM?片上系統(tǒng)(SoC),。ADC32RF45直接連接到SoC可通過(guò)去除相連接的FPGA來(lái)減少系統(tǒng)的尺寸,、重量與功率(SWaP)。

　　66AK2L06包含具有DDC和數(shù)字濾波功能的可編程數(shù)字前端(DFE),，它可擴(kuò)展ADC32RF45的處理功能,，實(shí)現(xiàn)多載波射頻系統(tǒng)的額外子頻段或過(guò)濾。此外，DFE包含自動(dòng)增益控制(AGC)功能,，以保護(hù)ADC32RF45,，并保持最優(yōu)化ADC性能?！禟eyStone II器件DFE用戶指南》提供了更多關(guān)于ADC32RF45功能的見解,，以及 JESD204B可允許的線路和速率。66AK2L06 SoC集成了快速傅里葉變換協(xié)處理器（FFTC）,，從而以10-15倍速加快復(fù)雜的FFT/iFFT操作,，是低延遲應(yīng)用的理想選擇。

　　結(jié)論

　　ADC32RF45使得設(shè)計(jì)者在架構(gòu)直接射頻采樣無(wú)線電設(shè)備時(shí)不必進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍權(quán)衡,。本文中提到的德州儀器最佳信號(hào)鏈組件與ADC32RF45搭配,，將使系統(tǒng)性能最大化：

　　·LMH3404可作為直流至2GHz ADC激勵(lì)器，可取代單端至差分轉(zhuǎn)換變壓器（平衡－不平衡轉(zhuǎn)換器）,，具有直流耦合功能,，并提供18dB增益。

　　·LMK04828生成或分配射頻采樣所需的高性能時(shí)鐘,。

　　·LMX2592提供一個(gè)更高性能的計(jì)時(shí)選擇,，在載波頻率超過(guò)4GHz（C波段或X波段）的系統(tǒng)中充當(dāng)本地振蕩器合成器。

　　·將JESD204B輸出連接到66AK2L06 DSP ,，可減少尺寸,、重量與功率（SWaP）。