宽带扩频中的中频设计.doc

用于宽带扩频传输的中频电路

王斌胡贇鹏

摘要：本文用数字上变频芯片AD9857和正交解调芯片RF9957设计了带宽为20MHz的中频收发电路，具有简洁的电路和良好的性能。

关键字：扩频通信、宽带中频、数字上变频、AD9857、RF9957

该中频电路带宽为20MHz，用于宽带扩频数据传输。发送电路使用ADI公司的数字上变频芯片AD9857，接收部分使用RF公司的正交解调芯片RF9957，A/D变换使用Intersil公司的HI5662。由于数据手册中对芯片都有较详细的使用说明，因此本文仅描述具体应用和应注意的问题。

1、发送电路
发送电路原理见图1，14bit的I、Q路数据按照AD9857内部产生的时钟PDCLK交替从数据端口输入，经过内插和滤波将数据率调整到与AD9857的系统工作时钟相同，然后作数字正交调制、数字增益调整，最后送D/A变换器，D/A输出的双端模拟信号在外部变换成单端信号，经过滤波、放大后输出。

图1发送电路

AD9857的参考时钟为32.768MHz，由VCXO提供，在内部6倍频后作为主工作时钟，即196.608MHz。为了与基带数据同步，参考时钟锁定在基带数据恢复的时钟（2.048MHz）上。中频输出为70MHz，带宽20MHz，因此最高频率为80MHz，与196.608MHz相比，相当于2.5倍采样，因此D/A输出后的低通滤波器设计难度并不大，但采用SAW滤波器有着更简洁的电路和更好的性能，这里采用SAWTEK公司的854670滤波器，图中100nH的电感用于50Ω阻抗匹配。放大器使用MINI公司的ERA-6，放大后的输出信号功率约0dBm，输出阻抗为50Ω。
应用中应注意：14bit输入数据的最高位表示符号，其余位是信号幅度的绝对值。
2、接收电路
接收电路原理见图2，设置在CDMA接收方式，本振使用140MHz的VCXO，RF9957内部产生70MHz的正交信号用于混频。VCXO的频率受控于AFC电路，完成载波跟踪。
RF9957的解调部分有两个70MHz的并连谐振回路，由于是宽带应用，所以在谐振回路上并连一个330～1K的电阻，用于降低Q值，展宽带宽。
RF9957解调后的正交信号输出用的是差分方式，由于A/D转换器HI5662的输入用的也是差分方式，因此在RF9957输出接一平衡低通滤波器，然后用一平衡差分运放对HI5662进行驱动，这样虽然略微复杂些，但性能比单端电路好。运放使用ADi公司的差分采样驱动器AD8138，其偏置由HI5662的IVDC（QVDC）提供。HI5662的工作时钟为32.768MHz，该时钟受控于基带处理电路，以便在最佳时刻采样（减小码间干扰）。
抗干扰滤波和抗混叠滤波由两部分电路来完成，首先是中频输入端的SAW滤波器，其次是基带解调信号的低通滤波。由于有用信号的频带为DC～10MHz，因此允许低通滤波器的过渡带是10MHz～22MHz，采用3阶椭圆平衡低通滤波器，为了得到较好的相位特性，滤波器的通带转折频率选为15MHz，阻带转折频率选为20MHz，其幅频特性见图3，相频特性见图4，电路原理参考图2，图中的电容值考虑了分布电容的影响。
图2接收电路
图3低通滤波器的幅频特性
图4低通滤波器的相频特性

3、主要技术指标
★ 接收部分：
输入频率范围： 70MHz±10MHz
输入阻抗： 50Ω
最大增益： 45dB
AGC控制范围： 100dB
噪声系数： 7dB（最大增益）
输入IP3： -2dBm（最小增益）
★ 发送部分：
输出频率： 70MHz±10MHz
输出阻抗： 50Ω
输出功率： 0dBm

4、参考文献

★ RF9957数据手册 RFMicroDevicesInc.
★ AD9857数据手册 AnalogDevicesInc.
★ AD8138数据手册 AnalogDevicesInc.
★ SAW854670数据手册 SAWTEKInc
★ HI5622数据手册 IntersilCorporation