過去十年中,，無線電接收架構(gòu)如無線通訊與軍事系統(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,，且具有多個下變頻級,。當時,，我們見證了高 IF （中頻） 結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)單個下變頻級的變化。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)域的信號采樣得以實現(xiàn),。ADS62P45 ADC便是引領(lǐng)這次變化的一個典型代表。現(xiàn)在,，ADC技術(shù)進一步得到改進與提升,，使得無線電中最后一個下變頻級也得以消除，從而支持直接射頻(RF)采樣接收機,。參見圖1,。
可用于直接射頻采樣無線電架構(gòu)的ADC已經(jīng)上市多年,，例如德州儀器（TI）的ADC12J4000,。不過，ADC32RF45是第一個實現(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率先在單個設(shè)備上應(yīng)用2GHz復(fù)雜信號帶寬,。
圖1：無線電接收器架構(gòu)演化
正如多數(shù)設(shè)計師所知道的那樣,，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?shù)脑O(shè)備就可以實現(xiàn)或破壞直接射頻采樣接收機或?qū)拵Я阒蓄l接收機,。圖2為組成信號鏈的一些設(shè)備,，請仔細查看圖例，接下來我們將對其中一些設(shè)備進行更深入的了解,。
圖2：直接射頻采樣的信號鏈解決方案
射頻采樣接收機或?qū)拵?shù)字轉(zhuǎn)化器的五大組件
若只是簡單看看數(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,、簡化與/或改善的射頻采樣接收機或?qū)拵Я阒蓄l接收機。此解決方案可用于無線基礎(chǔ)設(shè)施,、軍用雷達,、電子作戰(zhàn)或?qū)拵?a class="innerlink" href="http://wldgj.com/tags/通信測試" title="通信測試" target="_blank">通信測試設(shè)備系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
ADC32RF45是射頻采樣接收機的核心與靈魂所在,。它具有-155dBFS/Hz的噪音基底,，使信號直接采樣的射頻頻率達到4GHz；但是它需要一個高品質(zhì)的采樣時鐘,，從而避免由高中頻結(jié)構(gòu)所實現(xiàn)動態(tài)范圍的下降,。對于4GHz以上的信號，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通道，意味著您可以使用最小的2GHz信號帶寬的零中頻接收機,，并最小化ADC通道間的I/Q不匹配現(xiàn)象,，不過這需要激勵放大器的幫助,，激勵放大器也需要非常小且匹配性高。
ADC32RF45包括四個集成數(shù)字下變頻器(DDC),，每個通道兩個,，用于為邏輯器件的處理進行分流。DDC可通過每個通道使用的最多三個數(shù)控振蕩器,，將所需信號混合到I/Q基帶,，用于觀察或載波跳頻應(yīng)用。接下來,，抽取濾波器降低數(shù)據(jù)速率以實現(xiàn)直接射頻采樣,，帶來的好處是高ADC采樣速率，同時降低對信號處理和ADC接口的要求,。抽取的信號隨后會發(fā)送至現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或數(shù)字信號處理器(DSP),，進行額外的基帶處理。
信號放大和單端至差分轉(zhuǎn)換
放大器驅(qū)動直接射頻采樣結(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LMH3404的目的是用來替代變壓器 (平衡－不平衡轉(zhuǎn)換器) ,，為ADC執(zhí)行單端至差分信號轉(zhuǎn)換，同時提供18dB增益,。與變壓器相比,，其優(yōu)勢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試的小型高性能2GHz帶寬零中頻接收機。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
在射頻采樣無線電中，采樣時鐘的質(zhì)量好壞對系統(tǒng)產(chǎn)生的信噪比(SNR)具有強烈影響,。LMK04828是兼容JESD204B的超低噪音時鐘抖動清除器,，可生成小于100fs抖動、具有射頻采樣能力的時鐘,，同時具有一系列收縮或簡化系統(tǒng)的特性,。因支持最多七個JESD204B裝置，LMK04828可以為多個ADC32RF45 ADC,、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC),、FPGA或DSP記時。LMK04828還可以生成系統(tǒng)參考（SYSREF）信號,，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JESD204B設(shè)備的關(guān)鍵計時需求,。
對于擁有高質(zhì)量時鐘的系統(tǒng)，LMK04828可以作為一個時鐘分配裝置,，同時仍具有SYSREF生成和延遲功能,。對于所有基于ADC32RF45的系統(tǒng)，我推薦使用LMK04828,。
射頻合成
高性能計時的另一個選擇（尤其是對于直接射頻采樣結(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現(xiàn)具有12kHz-20MHz積分帶寬的,，并小于50fs均方根（RMS）的抖動,，實現(xiàn)高射頻頻率下信噪比的多分貝改善，如圖3所示,。LMK04828作為LMX2592的參考時鐘,，同時也為JESD204B子類1確定性延遲生成SYSREF信號,。
圖3：LMX2592在6GHz輸出頻率的抖動性能
對于載波頻率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9.8GHz的信號,，并將期望信號混合至相對高（最高4GHz）的中頻,。ADC32RF45可以直接采樣中頻信號，中頻信號帶寬可達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可實現(xiàn)高達2GHz信號帶寬,。
數(shù)字信號處理
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,，可以直接連接66AK2L06多核數(shù)字信號處理器(DSP)以及ARM?片上系統(tǒng)(SoC),。ADC32RF45直接連接到SoC可通過去除相連接的FPGA來減少系統(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),，它可擴展ADC32RF45的處理功能，實現(xiàn)多載波射頻系統(tǒng)的額外子頻段或過濾,。此外,，DFE包含自動增益控制(AGC)功能，以保護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)計者在架構(gòu)直接射頻采樣無線電設(shè)備時不必進行動態(tài)范圍權(quán)衡,。本文中提到的德州儀器最佳信號鏈組件與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鐘,。
·LMX2592提供一個更高性能的計時選擇，在載波頻率超過4GHz（C波段或X波段）的系統(tǒng)中充當本地振蕩器合成器,。
·將JESD204B輸出連接到66AK2L06 DSP ,，可減少尺寸、重量與功率（SWaP）,。