基于SA605和AD9850的接收電路設(shè)計及應(yīng)用

1、僅供個人參考基于SA605和AD9850的接收電路設(shè)計及應(yīng)用時間：2011-01-02 20:31:22 來源：鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院 作者：程明 楊曉光，畢立恒，陳瑩在某些射頻產(chǎn)品的生產(chǎn)調(diào)試車間，空間某些頻段的射頻（RF）干擾信號可能對生產(chǎn)和調(diào)試造成影響。因此，有必要設(shè)計一種信號測試儀檢測空間RF信號的強(qiáng)度。本文所設(shè)計的信號測試儀具有以下基本功能：測試頻率范圍1 MHz30 MHz;能夠靈活地在該頻段上步進(jìn)掃描；For pers onal use only in study and research; not for commercial use具有方便的人機(jī)交互界面，可以通過鍵盤輸入各種預(yù)設(shè)

2、值，通過液晶顯示屏隨時查看 系統(tǒng)的工作狀態(tài)等。本設(shè)計采用超外差接收方式?？臻g信號通過天線接收后，首先經(jīng)過濾波和前置放大，與本地振蕩信號混頻后得到中頻信號。再對中頻信號進(jìn)行選頻、放大、檢波，得到直流電壓即信號的強(qiáng)度。經(jīng) A/ D轉(zhuǎn)換送入CPU處理。在本設(shè)計中，混頻電路是設(shè)計的關(guān)鍵。它包括信號的前置處理、本振信號的產(chǎn)生、混 頻和中頻濾波等。傳統(tǒng)的掃頻信號產(chǎn)生電路大多使用壓控振蕩器，通過改變變?nèi)荻O管的電壓改變本振頻率，但是使用分立元件，振蕩頻率難以精確控制，特別是掃頻寬度難以達(dá)到設(shè)計 要求。因此，本設(shè)計采用DDS（直接數(shù)字頻率合成）技術(shù)，使用ADI公司的AD9850與MCU配 合,可得到精確控制的

3、掃頻振蕩源。采用Philips公司的SA605構(gòu)成本設(shè)計方案中的混頻電路。2 AD9850 和 SA605 簡介2.1 DDS頻率合成器AD9850AD9850用于產(chǎn)生頻率精確可控的本地振蕩源信號。AD9850采用先進(jìn)的CMOS工藝,內(nèi)含可編程DDS系統(tǒng)和高速比較器，能實現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成?？删幊?DDS系 統(tǒng)的核心是相位累加器，它由一個加法器和一個N位相位寄存器組成,N為32。每產(chǎn)生一個外部參考時鐘，相位寄存器以步長 M遞加。相位寄存器的輸出與相位控制字相加后可輸入到 正弦查詢表地址上。正弦查詢表包含一個正弦波周期的數(shù)字幅度信息，每一個地址對應(yīng)正弦波中0°360。范圍的一個

4、相位點。查詢表把輸入地址的相位信息映射為正弦波幅度信號，然后驅(qū)動DAC輸出模擬量。頻率控制字由下式計算：為=（/%©£ xCLKIN）/2由于AD9850采用125 MHz有源晶體振蕩器，當(dāng)DAC輸出頻率達(dá)到40 MHz時.SFDR>50 dB。因此完全可滿足本地振蕩頻率范圍的要求。2.2 FMIF 通信器件 SA605SA605是一款高性能低功耗混頻器和FM IF器件。它內(nèi)部集成有混頻器/振蕩器、限幅中頻放大器、積分檢波器、靜噪、對數(shù)。RSSI（接收信號強(qiáng)度指示）和電壓較準(zhǔn)器。其主要參數(shù)：低功率，工作電壓6 V時典型電流為5.7 mA;在45 MHz時混頻轉(zhuǎn)換功 率

5、增益可達(dá)13 dB;在45 MHz時混頻器噪聲特性為 4.6 dB;中頻放大/限幅增益為 102 dB;25 MHz的限幅器小信號帶寬；具有額外90 dB動態(tài)范圍的溫度補(bǔ)償接收信號強(qiáng)度指示器 （RSSI）;靜噪和未靜噪的2個音頻輸出；僅需極少的外圍器件，適用于晶體/陶瓷/ LC各種濾波器；具有極高的靈敏度等?；谝陨咸匦?，SA605適用于設(shè)計高性能通信接收機(jī)、RF信號強(qiáng)度測量、頻譜分析儀等。本解決方案中SA605用于將天線接收的 RF信號與DDS產(chǎn)生的本地振蕩信號混頻。 得到465 kHz的差頻信號，該信號經(jīng)帶通濾波器篩選出中頻信號并放大。SA605混頻器包括三個部分：RF信號輸入、本地振蕩L

6、O輸入和中頻輸出?；祛l器對RF信號和LO信號進(jìn)行 和/差運算，獲得一個中頻輸出。頻率混合是通過一個吉爾伯特單元（GilbertCell）四項限乘法器實現(xiàn)的。吉爾伯特單元是一個微分放大器，可驅(qū)動一個平衡切換單元。SA605給本地振蕩器配備了一個NPN晶體管，為了達(dá)到本地振蕩頻率，只需要增加一些外部元件，例如電容、電 感或電阻。振蕩器的晶體管基極和發(fā)射極（引腳4和3）可以用于配置為 Colpitts、Butler或變抗器控制的LC形式。3實際設(shè)計方案在空間信號測試儀的設(shè)計中,SA605與AD9850組成了空間RF信號接收器?；祛l部分主要電路連接圖如圖1所示。< -LlrAH603GPUS V

7、POS cec our 卅 VNEL GN H)韓A_J1三nS,1h'OL'DJL11P Ti圖I混菽電路連摟罔D4>70?DE3bDO37時DDCSD啊帥DVD©W CLERFSFT込EIDJOITCLXJSIOUTBACXD枯MAVWRirPACBLQOITTRVIKPQOUTVIfflA09S59RP.1NMIXER Oi'TRF.BP 和IF.A 0IFA-ISIFJ)WIJTEJXYCCRSSU0U7LIW.1SMADL1J1.DLIW.OQ.ISLW,0H撮琵器 ._ 口卜_半強(qiáng)出465kH*C*基于SA605和AD9850的接收電路設(shè)計及

8、應(yīng)用時間：2011-01-02 20:31:22 來源：鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院 作者：程明 楊曉光，畢立恒，陳瑩3.1 SA605的RF輸入配置RF輸入引腳接由天線接收過來的空間RF信號，經(jīng)前級濾波，信號頻率為30 MHz以下。SA605可配置為平衡（即單端匹配）和非平衡兩種匹配網(wǎng)絡(luò)，兩種方式各有優(yōu)劣，單端匹配 用簡單電路即可實現(xiàn)，并且不會犧牲三階性能，但卻會增大二階乘積。平衡匹配可減小二階乘 積，但是電路設(shè)計復(fù)雜，阻抗難以匹配。好的網(wǎng)絡(luò)匹配可以顯著提高接收靈敏度，本設(shè)計中采用單端匹配，查手冊可知,SA605的RF輸入阻抗在10 MHz50 MHz頻率下為4.5 k Q5 k Q II 2.5

9、pF,因此前級高放電路需要匹配到該輸入阻抗，才能保證良好的接收效果。如圖2所示,本設(shè)計采用單端匹配，匹配于20MHz,采用一個電容抽頭電路，將50 Q的 輸入匹配到SA605的RF輸入。該電路中 C1、C2、L的數(shù)值按如下方法計算。在10 MHz30 MHz頻率范圍內(nèi),2.5 pF的電容基本可以忽略不計。3.2 SA605的本振配置由于SA605的LO部分內(nèi)部配置了一個 NPN晶體管，因此輸入既可配置為 Colpitts、 Butler或變抗器控制的LC形式,也可以外加振蕩源。在本設(shè)計中，AD9850的第21引腳DAC 輸出通過 MCU控制產(chǎn)生的1 MHz39 MHz掃頻信號作為 SA605的

10、LO輸入。AD9850 的DAC輸出阻抗約為120 k Q| 8pF,而SA605的LO輸入阻抗約為10 k Q?？稍贒AC輸出 引腳并聯(lián)10 k Q左右電阻與之匹配。SA605的LO輸入電平與供電電平以及環(huán)境溫度的關(guān)系可查數(shù)據(jù)手冊得知，在25 C、供電電壓為8V環(huán)境下，振蕩器電平不應(yīng)超過 550 mVRMS。在該環(huán)境下，實測AD9850的輸 出得到如圖3所示的輸出強(qiáng)度曲線。由圖3可知，DDS輸出掃頻信號的幅度隨著頻率的增加而有減小的趨勢，這是DDS固有的缺陷,SA605的本振輸入振蕩電平會影響混頻器的轉(zhuǎn)化效率，當(dāng)本振電平降為114 mV時,混頻器效率則降為 74.4% ,而不同頻率對應(yīng)不同的

11、混頻轉(zhuǎn)換效率，將會影響到中頻輸出的信號幅度，影響對RF信號強(qiáng)度的測量。為解決這一問題，本方案將DDS輸出先經(jīng)過AD603進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃p，衰減的幅度由D/A輸出的一個直流電壓來控制?；赟A605和AD9850 的接收電路設(shè)計及應(yīng)用時間：2011-01-02 20:31:22 來源：鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院 作者：程明 楊曉光，畢立恒，陳瑩AD603是ADI公司生產(chǎn)的一款低噪聲,帶寬可達(dá)90 MHz的可變增益放大器。當(dāng)使 用5 V電壓時，將引腳5(FDBK)與輸出引腳7(VOUT)直接相連。通過調(diào)整其引腳1(GPOS)和引腳2(GNEG)的電壓之差VG,即可控制放大增益，增益由以下公式?jīng)Q定：取 A

12、=0,22 pF, Q尸50 5理感 L 的電抗 Xp=27t/l=27.6 0； 感性電阻：R產(chǎn)kO;Q二乩V薩(4壽 kOM.S kQllJJH kg/X嚴(yán)31；監(jiān)申1亠8 5C2 V 501G=1/(Ip1/(27.6x2t7/>=288.32 plCr=ClC2/(Cl+C2)計揮可得:C1=Q(C1/C2+1>2 739 pF C2=C1/8J=322 pF 審核一下頻率：八盞嗚鄉(xiāng)血M血（符合匹配到20 MHz）Gai n(dB)=40WG+10設(shè)計電路使得引腳 GPOS的電壓穩(wěn)定于某一固定值，而引腳GNEG則接至控制電壓不得用于商業(yè)用途通過調(diào)整VG來改變增益，引腳GNE

13、G的電壓則由D/A轉(zhuǎn)換得到一個直流信號進(jìn)行控制 , 隨著頻率的增加,信號幅度減小，相應(yīng)得到的直流信號也減小 ，則VG增大,增益Gain也增大。選取適當(dāng)?shù)念l率點，調(diào)整使得VG介于-300 mV和-25 mV之間，使得小于該頻率點的信號被衰減，大于此頻率點的信號得到放大，由于僅做細(xì)微調(diào)整，放大、衰減的分貝數(shù)不超過2 dB。AD603輸出的均勻DDS信號通過一個0.1 的耦合電容接至SA605的本振輸入 引腳。當(dāng)SA605使用8 V電壓時，DDS輸出10 MHz、RF信號,使用了 HP 8116型50 MHz信號發(fā)生器經(jīng)過高放濾波產(chǎn)生9.55MHz的信號代替空間 RF信號時。使用TektroniXT

14、DS2022 型200 MHz 示波器，實測波形如圖 4。苗3 DDS輸出怡號福股5爛車的關(guān)系二一和申純削眾曲舉抽«濫SW0V由圖4可以得知，產(chǎn)生的465 kHz中頻信號仍混有高次諧波，因此,該中頻信號需要經(jīng) 過后級中頻放大、濾波電路。由于混頻器的輸出阻抗為1.5k Q因此，不必考慮輸出與中頻濾波器的匹配。4結(jié)束語通過實際測量，證明由DDS作為振蕩源,與SA605構(gòu)成混頻器的設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的 功能與指標(biāo)，因此，可以作為一種新的設(shè)計方法應(yīng)用于通信接收機(jī)中。圖4 SA605混頻器魏出中頻465 kHz的其測波形僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Z