射频设计工具和参考信号链支持快速信号链开发

对多个供应商列表进行分类以发现关键信号链元器件可能是一种复杂且费时的经验。尽管可用元器件和设备配置的数量巨大,选择信号链元器件也不仅仅取决于几个显著的性能特点。

为每个正在进行使用评估的元器件收集或构建模型很少是方便的。正在开发且经过优化的信号链可通过精简的设计工具进行简化,利用可提供所有主要射频、模拟和数字功能构建模块的供应商。例如,Analog Devices 的 ADIsimRF 可用于测量从混合信号域模数转换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC) 到射频及微波元器件的各种元器件的信号链影响。

最新射频/微波设备结合了一些越来越复杂的多域电子设备,且需要高效而紧凑的物料清单 (BOM) 才能将具有具有成本竞争优势的产品推向市场。找到各种射频、模拟和数字信号链元器件(通常用于最新射频设备)供应商并与他们合作可能需要对设计资源进行大量投资。

很多工程师仅熟悉特定的域。不幸的是,系统工程师专门熟悉每个域的要求和复杂的模拟工具的时间对于确保设计在截止日期之前完成通常是很有必要的。然而,向提供各种各样的解决方案、巨大的信号链和电路示例知识库,以及简化的模拟工具的供应商进行合理的采购,可以使设计更轻松、加快原型制作并缩短设计周期。

简化的设计工具可支持快速洞察并缩短设计周期

市面上有许多模拟和设计工具,尽管这些工具中有很多是针对特定的域构建的,并且有很高的学习曲线和复杂设置要求。当元器件之间的决定是基于元器件对功率、噪声水平、线性或其他信号链参数的影响时,系统工程师通常将使用他们用手动输入的数据表信息编写的电子表格。此过程通常十分费时且容易产生误差。Analog Devices Inc. 最近升级了他们的免费 ADIsimRF 设计模拟和合成软件,该软件将一个大型嵌入式设备模型库和在关键信号链功能上快速生成数据和图表的能力结合在一起。

标题:ADIsimRF 可用于快速深入了解信号链的级联功率、线性和噪声功能。

轻松配置的信号链参数图表可辅助决策

在决定信号链是否符合必要的规范条件方面,级联参数分析是一种有用的功能。然而,通常需要对每个参数循序渐进的影响才能在元器件之间做出决策。ADIsimRF 配备了水平计划图、功率扫描图、增益扫描图和频率扫描图,这些图表可用于识别每个阶段对所有关键级联信号链参数的影响。

标题:水平计划图可用于理解信号链中的每个阶段如何影响级联性能。

例如,水平计划图表示对某个信号链参数在每个阶段的影响,它附带元器件标签,后者对识别相对于该信号链中其他元器件来说性能较弱的元器件特别有用。这些基于扫描的图表可用于测量性能相对于射频输入的变化。

标题:射频功率扫描可对噪声和失真之间随输入信号电平变化的权衡提供出色的概述。

标题:频率扫描可覆盖所有信号链元器件的增益、噪声和失真,从而提供对整个带的性能的概述。

尽管 ADIsimRF 预先安装了远远超过 400 个模型的大型元器件库,但仍可将自定义元器件轻松添加到阶段。此功能可用于在选择零件时或在某个新设计的早期阶段估计信号链预算。还可将假想的元器件和预先指定的元器件用于轻松评估其对客户的信号链的影响。

  
标题:大型嵌入式元器件模型库使选择理想的元器件变得快速而轻松,因为级联信号链参数将随新元器件影响立即更新。

ADIsimRF 也包含许多有价值的内部参考功能和计算器,这些功能和计算器可用于快速查找和预测设计相关系数。Analog Devices Inc. 还致力于通过包含预构建的参考信号链强化 ADIsimRF 的功能,该信号链和用作省时且有价值的设计辅助和学习工具。发射器和接收器信号链均可轻松模拟,因为引用输入和输出的设置可以进行切换。

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标题:ADIsimRF 可提供轻松调用的参考和各种有用的计算器,而不必参考大量的图表。

信号链参考信号链可提供省时的电路重复使用

有许多参考电路在缩短设计周期和学习优秀的电路设计技术方面很有价值的案例。Analog Devices Inc. 可提供各种参考信号链,这些参考信号链为从雷达到仪器的各种应用程序提供服务,其中包括一个紧凑的基于射频数模转换器 (DAC) 的发射器,工作频率达到 3.5 GHz。不仅为这些参考提供了基本电路拓扑,还为信号链中每个元件提供了元器件推荐。这些参考信号链也可用于理解信号链中各个元器件和部分的能力和性能。

  
标题:射频 DAC 发射器参考信号链可适应或添加到新的设计,从而提供有价值的信号分析功能,而不需从头设计一个这样的设备。来自 Analog Devices Inc. 的参考信号链也可用作学习工具,以便更深入的理解射频设计的元器件和频级之间的相互作用。

利用 AD9162 射频 DAC 的 JESD204B SERDES 数字数据接口,可将 6 GSPS 的高速数字信号直接合成到基于 DAC 的发射器参考信号链的输出端的射频中。射频 DAC 的差动输出将转化为一个具有 BAL-009SMG 平衡的单端 50 Ohm 阻抗,然后由 ADL5601 增益模块放大器放大。HMC1114 氮化镓 (GaN) 功率放大器 (PA) 的输出口的始动器可确保信号功率不超过 GaN PA 的输入功率限制。HMC1114 GaN PA 的带宽支持从 2.7 GHz 到 3.8 GHz 射频 DAC 设计频率范围,功率附加效率 (PAE) 超过 50% 时的总带宽为 1.1 GHz。此参考信号链可用作适用于宽带通信系统(例如 DOCSIS 3.1)、无线通信基础架构、仪器和雷达/干扰发射机应用程序的高度可配置发射器。

多样化的信号链元器件选择减少了设计困难

供应商(例如 Analog Devices Inc.)提供了各种信号链元器件,可以简化关键射频信号链设计的采购和物料清单 (BOM) 工作。例如,Analog Devices Inc. 提供能够直接将射频合成到 7.5 GHz 的领先的数模转换元器件、高动态范围增益模块放大器和具有出色的增益平坦度的高效 GaN PA。这些元器件高度集成的功能减少了达到设计的功率要求所必须的信号链元器件的数量,同时保持高度线性和低级联噪声系数。

16 位 12 GSPS 射频 DAC 支持到 7.5 GHz 的直接数字合成

射频 DAC 参考信号链的核心是具有多达 8 个可配置 JESD204B 串化器/解串器 (SERDES) 数据接口和 1 个 SPI 配置接口的 AD9162 16 位射频 DAC。JESD204B 接口和四开关体系结构搭配一个 2x 插补器过滤器能够在 6 GSPS 和某些模式中的 12 GSPS 有效 DAC 更新速率下执行直接射频合成。AD9162 跨宽带宽展示了很强的线性,能够运行频率达到 7.5 GHz 的 Mix-Mode™ 中的第二个和第三个奈奎斯特区域中重建射频载体。

 
标题:AD9162 射频 DAC 输入端的 8 个 JESD204B SERDES 数字数据接口支持最高为 12 GSPS 的 DAC 更新速率。
来源:Analog Devices, Inc. AD9161-9162 数据表


AD9162 的带宽和动态范围能力满足且超过 DOCSIS 3.1 法规,且具有最小两个载波到完全最大频谱为 1.794 GHz 的额外性能富余。此外,射频 DAC 可针对更低的数据传输率和转换器时序进行配置,从而减少系统功率消耗并减轻滤波要求上的负担。另外,AD9162 的输出电流可从补充的不同电流输出调节到从 8 mA 到 38.76 mA 的范围。

AD9162 RF DAC 能够转换复杂的数字调制模式,可用于为 W-CDMA、LTE、LTE-A 提供服务和适用于微波点对点 (P2P) 设备的无线通信基础架构应用程序。同样,脉冲波形转换能力也可产生具有高动态范围的雷达和干扰发射机波形。这些功能支持 AD9162 为敏捷的射频合成提供单个转换元器件,使得其物料清单和系统复杂性与性能相当的射频合成器电路和设备相比低得多。

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AD9162-FMC-EBZ

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15d B 固定增益模块放大器配备了一个集成式输入偏压电路和高动态范围

通过磷化镓铟 (IGaP) 异质结双极过程 (HBT) 流程制作的 ADL5601 可在 50 MHz 和 4 GHz 之间提供 15 dB 的高度线性放大。借助 3.7 dB 的低噪声系数和 900 MHz 下 43.0 dBm 的高 OIP3 规格,内部匹配的增益模块放大器可提供极为高动态范围的能力。此外,15 dB 的增益相对于频率、电源电压、温度使高度稳定的,且这种稳定性贯穿于从设备到设备不同的过程。
 

来源:Analog Devices, Inc. ADL5601 数据表

ADL5601 具有 50 Ohm 内部匹配的输入和输出以及一个集成式偏压控制电路。这些功能使 ADL5601 仅需要一些外部输入/输出交流电耦电容器、一些电源解耦电容器和一个外部电感器即可实现完整操作。仅需要一个 5 V 电源和 83 mA 最大电流消耗的增益模块放大器具有很强的回复能力,可在从 −40°C 到 +85°C 的规格范围内操作。最后,ADL5601 在一个热效率 SOT-89 的封装内展示了 +/1 1.5 kV 的类别 1C ESD 速率。

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ADL5601ARKZ-R7

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高效而紧凑的 GaN PA 可向 1.1 GHz 带宽提供 +/-0.5 dB 增益平坦度
提供高达 10 瓦特的功率和大于 54% 的 PAE,HMC1114 GaN PA 的带宽为 2.7 GHz 到 3.8 GHz,增益平坦度为 +/- 0.5 dB。HMC1114 的饱和输出功率为 41.5 dB,小信号增益高达 35 dB,大信号增益为 25.5 dB。28 V 下 150 mA 的高效和低电源电流支持对移动无线电应用程序进行扩展的电池操作。


标题:由于增加了栅偏压旁路电容器和电源解耦电容器,HMC1114 GaN PA 可在一个紧凑的 5x5 mm LFSCP 封装内提供高达 10 瓦特的射频输出功率。
来源:Analog Devices, Inc. HMC1114 数据表

考虑到交流耦合和 50 Ohm 匹配的射频输入/输出,HMC1114 仅需要栅偏压控制输入端的电源和解耦电容器以及外部旁通电容器作为操作的额外组件。HMC1114 在一个紧凑的 32 引脚和 5x5 mm LFSCP 封装内完全指定从 −40°C 到 +85°C 的温度。

易于设计的信号链元器件选项、工具和参考电路种类

Analog Devices Inc. 提供了一种生态系统,这种生态系统可提高效率并帮助工程师通过一些简化且易于使用的信号链分析工具、一些可用增值参考信号链体系结构和一个输入到输出的信号链解决方案以快于市场的速度提供更高品质的设计。在 ADISimRF 中建模的具有直接数字合成和传输到 3.5 GHz 能力的功能丰富的射频 DAC 提供了一个物料清单简化的示例和一些有价值的设计资源,在向具有强大的解决方案选择的成熟的供应商采购时可以用到这些示例和资源。


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