??? 摘? 要: 給出了一種基于AD9788的3G數字中頻發射機的實現方案,研究了AD9788的工作原理,介紹了AD9788的主要特點及典型應用電路,指出了AD9788在實際應用中應該注意的問題。?

??? 關鍵詞: 數字中頻;數字上變頻;AD9788?

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??? 近年來,3G標準迅速發展,3G信號帶寬較寬、采樣速率較高,傳統的D/A轉換芯片已經不能滿足要求。AD9788是ADI公司新近推出的一款專門用于3G無線通信系統的高速雙通道16位D/A轉換芯片,其采樣速率高達1GS/s。AD9788可以通過微控制器進行靈活的配置,是一款基于軟件無線電的半定制ASIC芯片。根據軟件無線電中頻數字化的思想,本文提出一種基于AD9788的數字中頻發射機的實現方案^[1]。?

1 AD9788的功能及技術特性?

??? AD9788內部主要有4個信號處理模塊:3級固定插值濾波器、帶有32位數控振蕩器的精混頻器、正交調制校正模塊和粗混頻器。其內部基本結構如圖1 所示。?

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??? AD9788主要功能包括:?

??? (1)具有實/復數調制功能,有增益及偏移調整功能,輸出電流8.7mA～31.7mA可變;?

??? (2)內置32位低功耗數控振蕩器;?

??? (3)具有帶溫度補償功能的內部鎖相環,可輸出整數倍于輸入數據速率的時鐘;?

??? (4)支持狀態回讀;?

??? (5)支持最多8倍插值濾波,并且可以進行跨度為±n×fs的頻率搬移(其中fs為AD9788的輸入采樣速率,n不大于AD9788插值倍數的一半);?

??? (6)AD9788可以用于CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA及WiMAX等3G基站多載波發射通道,完成數字基帶數據到模擬中頻信號的轉換^[2]。?

2 AD9788的典型電路應用?

??? AD9788電路模塊接口主要包括輸入數字接口、模擬差分輸出接口、時鐘接口、編程接口、同步接口等,如圖2。?

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2.1 輸入數字接口?

??? AD9788有兩個16bit的數據輸入口P1D<15:0>和P2D<15:0>,輸入模式包括并行輸入模式和I/Q復用輸入模式。在I/Q數據并行輸入的模式下,I數據從P1D<15:0>輸入,Q數據從P2D<15:0>輸入。AD9788提供了DATACLK輸出用于與數字上變頻器件同步,一般都將DATACLK作為數字上變頻器件的工作時鐘。?

2.2 輸出模擬接口?

??? AD9788的輸出為差分電流輸出,需要通過變壓器進行AC耦合將其轉化為單端信號。另外根據需要可以在變壓器后加上低通濾波器,以防止高頻雜散泄漏到射頻部分。?

2.3 時鐘接口?

??? AD9788時鐘接口主要包括:DATACLK、CLK+、CLK-。CLK+、CLK-為AD9788輸入差分時鐘,頻率為輸入數字中頻信號的采樣速率即可,利用AD9788內部鎖相環提供最高8倍的時鐘作為DAC轉換速率。DATACLK是AD9788轉換時鐘的分頻輸出,速率應為輸入數字中頻信號的采樣速率,它的極性以及相對于主時鐘的延時都可以編程設定。?

2.4 同步設計?

??? 在使用多片AD9788的系統中,有時需要各片AD9788同步工作。AD9788提供了兩種多片同步方式。第一種方式是多片AD9788中一片充當主片,其余充當從片,同步信號由主片同步輸出后反饋到主片同步輸入,并且分發到各個從片的同步輸入;第二種方式是多片AD9788均充當從片,同步信號由外部器件產生,然后分發到各個AD9788的同步輸入。這兩種多片同步方式時序要求相同,同步的效果沒有差別,實際應用中可以根據實現的方便程度進行選擇。?

2.5 編程接口?

??? AD9788的編程接口主要包括:SDIO、SDO、CSB、SCLK,即AD9788的SPI編程接口信號。其中數據輸入輸出可以通過SDIO單線雙向進行,也可以分別通過SDIO和SDO進行(此時SDIO僅用作輸入)。為了與其他使用SPI接口的器件中的大多數接口方式保持一致,便于配置軟件的設計,通常通過SDIO和SDO進行數據輸入輸出。?

2.6 其他接口?

??? 此外,AD9788還有一些其他控制及檢測接口。包括120μA電流參考I120、參考電壓VREF、中斷IRQ、復位RESET、內部鎖相環鎖定指示PLL_LOCK和使能TXENABLE等。?

3 基于AD9788的數字中頻發射機實現方案?

??? 基于軟件無線電中頻數字化的設計思想,結合AD9788的功能特性,設計了一種3G系統數字中頻發射機的實現方案。結構框圖如圖3所示。?

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??? 數字信號送至AD9788,可以進行最多8倍內插濾波,并且可以進行跨度為±n×fs的頻率搬移。為了減少DAC滾降對輸出信號帶內平坦度的影響,通常選擇8倍內插濾波和跨度為2×fs的頻率搬移。這樣中頻信號可以通過一級混頻器直接變頻成射頻信號,從而節省一級模擬中頻電路,大大簡化發射模擬通道設計。AD9788只能提供8倍插值濾波,如果想要達到較高的采樣速率,需對基帶信號做插值濾波處理,目前比較常見的方法是用FPGA邏輯實現^[3]。?

4 AD9788在3G數字中頻系統中的典型配置?

??? 以CDMA2000及WCDMA系統為例,提出了AD9788的典型配置,如表1所示。?

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5 AD9788應用中的注意事項?

??? 在AD9788的使用中,應該注意以下幾個問題:?

??? (1)AD9788支持復數調制,使用者可以根據實際需要選擇復數和實數調制方式。如果是復數調制方式,用100?贅電阻連接AD9788的I和Q信號;如果是實數調制方式,只連接其中一路,將AD9788的另一路用1k?贅電阻下拉到地。?

??? (2)AD9788的DATACLK時鐘可以用于其他器件的工作時鐘,或作為時鐘的驅動源。DAC_AUX1+/-、DAC_AUX2+/-為輔助DAC電壓輸出。在DAC后面連接積分調制器的情況下,DAC_AUX+/-可以作為直流偏置電流補償,起到輔助本振取消、減少本振饋通的作用。?

??? (3)SYNC_IN+/-是LVDS信號,其內部阻抗為100Ω,所以外部不需要100?贅匹配電阻。SYNC_IN+、SYNC_IN-外接上下拉電阻,提供直流偏置。?

??? AD9788是一款高速、高性能、高采樣率的16位雙通道D/A轉換芯片,可以應用于單載波、多載波等寬帶3G信號的D/A轉換。通過其內部的頻率搬移功能,AD9788可以輸出模擬中頻信號,從而可以通過一級混頻器直接變頻成射頻信號,節省一級模擬中頻電路,簡化發射模擬通道設計。AD9788可以廣泛應用于基于軟件無線電思想的3G數字中頻發射機系統。?

參考文獻?

[1] 楊小牛,樓才義,徐建良.軟件無線電原理與應用[M].北京:電子工業出版社,2001.?

[2] AD9788 Datasheet[S].Analog Devices,2007.?