高性能 65MHz 带宽四通道中频接收机电路

2017-08-18 78 0

电路功能与优势:图 1 所示电路是基于超高动态范围差分放大器驱动器 ADL5565 和 11 位、200MSPS 四通道中频接收机 AD6657A 的 65MHz 带宽接收机前端。

四阶巴特沃兹抗混叠滤波器基于放大器和中频接收机的性能与接口要求而优化;由滤波器网络和其他阻性元件引起的总插入损耗仅为 2.0dB。总体电路带宽为 65MHz,低通滤波器在 190MHz 处具有 1dB 带宽,在 210MHz 处具有 3dB 带宽,通带平坦度为 1dB。

该电路专为处理以 140MHz 为中心、采样速率为 184.32MSPS 的 65MHz 带宽中频信号而优化。在 65MHz 频段内采用 140MHz 模拟输入测得的 SNR 和 SFDR 分别为 70.1dBFS 和 80.9dBc。

高性能 65MHz 带宽四通道中频接收机电路

图 1 四通道中频接收机前端的单通道(原理示意图:未显示所有连接和去耦)增益、损耗和信号电平(10MHz 下测得值)

电路描述:图 1 所示电路接受单端输入,并使用宽带宽(3GHz)的 M/A-COM ECT1-1-13M 1∶1 变压器将其转换为差分信号。ADL5565 是 6.0GHz 差分放大器,采用 6dB 增益工作时具有 200Ω 的差分输入阻抗,采用 12dB 增益工作时为 100Ω,采用 15.5dB 增益工作时为 67Ω。

ADL5565 是 AD6657A 的理想驱动器,通过低通滤波器可在 ADC 中实现全差分架构,提供良好的高频共模抑制,同时将二阶失真产物降至最低。ADL5565 根据输入连接提供 6dB、12dB 和 15.5dB 的增益;此电路中使用 6dB 增益补偿滤波器网络和变压器(约 2.1dB)的插入损耗,从而提供 4.0dB 的总信号增益,增益还有助于将放大器的噪声影响降至最低。

AD6657A 是一款四通道中频接收机,其中每个 ADC 的输出从内部连接到数字噪声整形再量化器(NSR)模块,集成 NSR 电路能够提高奈奎斯特带宽内较小频段的信噪比(SNR)性能。可以对 NSR 模块进行编程,以提供采样速率 22%、33% 或 36% 的带宽。对于本电路笔记内采用的数据,采样速率为 184.32MSPS,且以下 NSR 设置适用:NSR 带宽 = 36%;调谐字(TW)= 12;左频带边缘 = 11.06MHz(输入 = 173.26MHz);中心频率 = 44.24MHz(输入 = 140.08MHz);右频带边缘 = 77.41MHz(输入 = 106.91MHz)。NSR 模块的详细工作原理请参见 AD6657A 数据手册。

抗混叠滤波器是采用标准滤波器设计程序(本例中为 Agilent ADS)设计的四阶巴特沃兹低通滤波器;选择巴特沃兹滤波器是因为它具有平坦响应,四阶滤波器产生的交流噪声带宽比为 1.03。其他滤波器设计程序可从 Nuhertz Technologies 或 Quite Universal Circuit Simulator(Qucs)获得。

为了实现最佳性能,ADL5565 应载入至少 200Ω 的净差分负载:20Ω 串联电阻将滤波器电容与放大器输出隔离开,当加入下游阻抗时可产生 249Ω 的净负载阻抗;15Ω 电阻与 ADC 输入串联,将内部开关瞬变与滤波器、放大器隔离开;110Ω 电阻与 ADC 并联,用于降低 ADC 的输入阻抗,使性能更具可预测性。

AD6657A 的差分输入阻抗与 2.2pF 并联,约为 2.4kΩ。对于该类型的开关电容输入 ADC,阻抗的实部与虚部是输入频率的函数,详细分析请参见应用笔记 AN-742。

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