摘  要: 给出了一种基于AD9788的3G数字中频发射机的实现方案,研究了AD9788的工作原理,介绍了AD9788的主要特点及典型应用电路,指出了AD9788在实际应用中应该注意的问题。 

    关键词: 数字中频;数字上变频;AD9788 

    近年来,3G标准迅速发展,3G信号带宽较宽、采样速率较高,传统的D/A转换芯片已经不能满足要求。AD9788是ADI公司新近推出的一款专门用于3G无线通信系统的高速双通道16位D/A转换芯片,其采样速率高达1GS/s。AD9788可以通过微控制器进行灵活的配置,是一款基于软件无线电的半定制ASIC芯片。根据软件无线电中频数字化的思想,本文提出一种基于AD9788的数字中频发射机的实现方案^[1]。 

1 AD9788的功能及技术特性 

    AD9788内部主要有4个信号处理模块:3级固定插值滤波器、带有32位数控振荡器的精混频器、正交调制校正模块和粗混频器。其内部基本结构如图1 所示。 

    AD9788主要功能包括: 

    (1)具有实/复数调制功能,有增益及偏移调整功能,输出电流8.7mA～31.7mA可变; 

    (2)内置32位低功耗数控振荡器; 

    (3)具有带温度补偿功能的内部锁相环,可输出整数倍于输入数据速率的时钟; 

    (4)支持状态回读; 

    (5)支持最多8倍插值滤波,并且可以进行跨度为±n×fs的频率搬移(其中fs为AD9788的输入采样速率,n不大于AD9788插值倍数的一半); 

    (6)AD9788可以用于CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA及WiMAX等3G基站多载波发射通道,完成数字基带数据到模拟中频信号的转换^[2]。 

2 AD9788的典型电路应用 

    AD9788电路模块接口主要包括输入数字接口、模拟差分输出接口、时钟接口、编程接口、同步接口等,如图2。 

2.1 输入数字接口 

    AD9788有两个16bit的数据输入口P1D<15:0>和P2D<15:0>,输入模式包括并行输入模式和I/Q复用输入模式。在I/Q数据并行输入的模式下,I数据从P1D<15:0>输入,Q数据从P2D<15:0>输入。AD9788提供了DATACLK输出用于与数字上变频器件同步,一般都将DATACLK作为数字上变频器件的工作时钟。 

2.2 输出模拟接口 

    AD9788的输出为差分电流输出,需要通过变压器进行AC耦合将其转化为单端信号。另外根据需要可以在变压器后加上低通滤波器,以防止高频杂散泄漏到射频部分。 

2.3 时钟接口 

    AD9788时钟接口主要包括:DATACLK、CLK+、CLK-。CLK+、CLK-为AD9788输入差分时钟,频率为输入数字中频信号的采样速率即可,利用AD9788内部锁相环提供最高8倍的时钟作为DAC转换速率。DATACLK是AD9788转换时钟的分频输出,速率应为输入数字中频信号的采样速率,它的极性以及相对于主时钟的延时都可以编程设定。 

2.4 同步设计 

    在使用多片AD9788的系统中,有时需要各片AD9788同步工作。AD9788提供了两种多片同步方式。第一种方式是多片AD9788中一片充当主片,其余充当从片,同步信号由主片同步输出后反馈到主片同步输入,并且分发到各个从片的同步输入;第二种方式是多片AD9788均充当从片,同步信号由外部器件产生,然后分发到各个AD9788的同步输入。这两种多片同步方式时序要求相同,同步的效果没有差别,实际应用中可以根据实现的方便程度进行选择。 

2.5 编程接口 

    AD9788的编程接口主要包括:SDIO、SDO、CSB、SCLK,即AD9788的SPI编程接口信号。其中数据输入输出可以通过SDIO单线双向进行,也可以分别通过SDIO和SDO进行(此时SDIO仅用作输入)。为了与其他使用SPI接口的器件中的大多数接口方式保持一致,便于配置软件的设计,通常通过SDIO和SDO进行数据输入输出。 

2.6 其他接口 

    此外,AD9788还有一些其他控制及检测接口。包括120μA电流参考I120、参考电压VREF、中断IRQ、复位RESET、内部锁相环锁定指示PLL_LOCK和使能TXENABLE等。 

3 基于AD9788的数字中频发射机实现方案 

    基于软件无线电中频数字化的设计思想,结合AD9788的功能特性,设计了一种3G系统数字中频发射机的实现方案。结构框图如图3所示。 

    数字信号送至AD9788,可以进行最多8倍内插滤波,并且可以进行跨度为±n×fs的频率搬移。为了减少DAC滚降对输出信号带内平坦度的影响,通常选择8倍内插滤波和跨度为2×fs的频率搬移。这样中频信号可以通过一级混频器直接变频成射频信号,从而节省一级模拟中频电路,大大简化发射模拟通道设计。AD9788只能提供8倍插值滤波,如果想要达到较高的采样速率,需对基带信号做插值滤波处理,目前比较常见的方法是用FPGA逻辑实现^[3]。 

4 AD9788在3G数字中频系统中的典型配置 

    以CDMA2000及WCDMA系统为例,提出了AD9788的典型配置,如表1所示。 

5 AD9788应用中的注意事项 

    在AD9788的使用中,应该注意以下几个问题: 

    (1)AD9788支持复数调制,使用者可以根据实际需要选择复数和实数调制方式。如果是复数调制方式,用100?赘电阻连接AD9788的I和Q信号;如果是实数调制方式,只连接其中一路,将AD9788的另一路用1k?赘电阻下拉到地。 

    (2)AD9788的DATACLK时钟可以用于其他器件的工作时钟,或作为时钟的驱动源。DAC_AUX1+/-、DAC_AUX2+/-为辅助DAC电压输出。在DAC后面连接积分调制器的情况下,DAC_AUX+/-可以作为直流偏置电流补偿,起到辅助本振取消、减少本振馈通的作用。 

    (3)SYNC_IN+/-是LVDS信号,其内部阻抗为100Ω,所以外部不需要100?赘匹配电阻。SYNC_IN+、SYNC_IN-外接上下拉电阻,提供直流偏置。 

    AD9788是一款高速、高性能、高采样率的16位双通道D/A转换芯片,可以应用于单载波、多载波等宽带3G信号的D/A转换。通过其内部的频率搬移功能,AD9788可以输出模拟中频信号,从而可以通过一级混频器直接变频成射频信号,节省一级模拟中频电路,简化发射模拟通道设计。AD9788可以广泛应用于基于软件无线电思想的3G数字中频发射机系统。 

参考文献 

[1] 杨小牛,楼才义,徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2001. 

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