数字接收机中高性能ADC和射频器件的动态性能要求

文章摘要： 表1. MAX1418电特性ParameterConditionSymbolTyp ValueUnitsResolution N15BitsAnalog Input Range VID2.56VP-PDifferential Input Resistance RIN1kΩAC SpecifICationsfCLK = 65Msps Thermal + Quantization Noise FloorAnalog input = -35dBFSNfloor-78.2dBFSSignal-to-Noise Ratio Analog in = -2dBFSfIN = 70

数字接收机中高性能ADC和射频器件的动态性能要求,标签：电路设计,http://www.88dzw.com

      表1. MAX1418电特性

Parameter Condition Symbol Typ Value Units Resolution   N 15 Bits Analog Input Range   VID 2.56 VP-P Differential Input Resistance   RIN 1 kΩ AC SpecifICations fCLK = 65Msps       Thermal + Quantization Noise Floor Analog input = -35dBFS Nfloor -78.2 dBFS Signal-to-Noise Ratio Analog in = -2dBFS fIN = 70MHz SNR 73.6 dB Spurious-Free Dynamic Range Analog in = -2dBFS fIN = 70MHz SFDR 84 dB Signal-to-Noise-and-Distortion Analog in = -2dBFS fIN = 70MHz SINAD 73.3 dB

      不接LSB时，MAX1418也可以与14位接口器件一起工作，这样应用时，SNR会有轻微的损失，而SFDR则不受影响。 

      图2给出了无阻塞情况下ADC的噪声分布，这里假定在ADC之前的所有模拟电路的总级联噪声系数为3.5dB，同时假定设计目标是ADC导致的总噪声系数的恶化不超过0.2dB，以满足CDMA基站接收机的灵敏度要求。这样一个噪声系数值应该为空中接口留有足够的余量，不过最终结果取决于末级检波器的Eb/No (比特能量与噪声功率频谱密度的比值)的要求。基于表1的MAX1418的热噪声 + 量化噪声基底,当器件时钟为61.44Msps (50x码片率)时，其等效噪声系数为26.9dB。由于采用了过程增益控制，1.23MHz CDMA频道带宽下的ADC噪声比Nyquist宽带下的ADC噪声低14dB。一般情况下，为了获得3.7dB的接收机级联噪声系数,总增益要达到36dB。


      图2. 无阻塞情况下的ADC噪声分布

      当ADC前端增益为36dB时,天线端超过-30dBm的单音阻塞电平将超出ADC的输入量程。cdma2000®蜂窝基站标准规定，天线端允许的最大阻塞电平为-30dBm，此时，前端增益就需要降低6dB，这样在标准规范允许的余量范围之内,允许加到ADC上的最大阻塞信号更大一些。假设留有2dB的余量，前端增益减小6dB就可使天线端的最大阻塞电平变为-26dBm，ADC的最大允许输入信号变为+4dBm (见图3)。当出现单音阻塞时，蜂窝标准允许总的干扰(噪声+失真)相对于参考灵敏度来说恶化3dB，可这3dB在噪声和失真之间如何分配就留给了设计人员。

      假设：出现阻塞信号时，AGC增益为6dB，设计允许RF前端级联噪声加失真可以使NF下降1dB (标称值为3.5dB)。当ADC前端增益仅为30dB时，ADC的SNR决定了其有效噪声系数为29.4dB，级联接收机在'阻塞条件'下的噪声系数为5.7dB，这比根据接收机灵敏度计算出来的3.7dB的噪声系数低了2dB。由于在此计算当中未将杂散特性考虑在内，ADC的无杂散动态范围(SFDR)还允许额外降低1dB。当存在阻塞信号时，SINAD可被用于计算有效NF，不再分别计算噪声和SFDR基值。


      图3. 出现阻塞情况下的ADC噪声响应

      MAX1211允许一次下变频结构

      如果在较高的IF段能够获得足够的SNR和SFDR指标，欠采样电路可以用于一次下变频结构。Maxim的MAX1211 12位、65Msps转换器就是采用这一结构设计的，它的引脚与即将推出的80Msps及95Msps转换器兼容，此系列器件可对频率高达400MHz的输入信中频号进行直接采样，此外，它还具有其它先进的性能，如时钟输入可以是差分信号也可是单端信号，时钟占空比可以在20%到80%之间，另外，还设计有数据有效指示器(以简化时钟及数据时序)，采用小型40引脚QFN (6mm x 6mm x 0.8mm)封装，二进制补码和格雷码数字输出格式。表2列出了模拟输入频率为175MHz时MAX1211的典型交流特性。 

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