Edwin Umali and Niall Kearney
由于時鐘源與敏感的模擬和RF電路之間的有限隔離,集成片上系統(SoC)收發器總是表現出雜散現象。當收發器在特定通道上的接收模式下工作時,這些雜散現象可能會導致靈敏度下降(降敏)。解決降敏問題的傳統方法是通過將這些降級的頻道從頻道計劃中列入黑名單來避免這些降級的頻道。但是,減少信道數量可能會降低網絡容量,并且在跳頻應用中,可能會降低網絡避免干擾的能力。
本應用筆記介紹了ADF7030-1的簡單軟件算法,該算法可針對某些雜散現象引起的降敏問題進行魯棒性緩解。該軟件算法避免了將信道列入黑名單的需要,因此允許更多地使用允許的頻譜。
ADF7030-1
如果ADF7030-1接收器必須在902 MHz至928 MHz、863 MHz至876 MHz或450 MHz至470 MHz等寬頻帶的信道化系統中工作,則少數特定頻率會因雜散現象而出現降敏。
通常,靈敏度下降的原因歸因于以下雜散現象:
時鐘源的原始諧波落在接收器的帶寬內。
內部時鐘的諧波與本振(LO)的高次諧波混合,落在基帶接收器的帶寬內。
軟件算法要求主機在使用其中一個出現降敏問題的信道頻率之前修改某些接收器設置。修改后的接收器設置利用多個片內特性將干擾源移出接收器帶寬,從而使ADF7030-1接收器在該通道上達到全部靈敏度電位。
寄存器設置
PROFILE_RADIO_DIG_RX_CFG寄存器和PROFILE_RADIO_AFC_CFG2寄存器包含接收器設置,這些設置必須作為在主機處理器上運行的軟件算法的一部分進行修改。表1和表2描述了每個寄存器中的位字段。軟件算法使用這些位字段。
接收器配置寄存器
地址: 0x20000300, 重置: 0x00000000, 名稱: PROFILE_RADIO_DIG_RX_CFG
位 | 位名 | 描述 | 重置 | 訪問 |
[31:30] | DEMOD_SCALING | 由ADF7030-1設計中心生成或由ADI公司提供。 | 0x0 | R/W |
[29:27] | 保留 | 設置為 0。 | 0x0 | R/W |
26 | 轉化 |
0:使用點積配置解調。 1:使用交叉積配置解調。 |
0x0 | R/W |
[25:22] | ADC_ANALOG_CLK_DIVIDE | Σ-Δ模數轉換器(ADC)時鐘相對于主時鐘速率的分頻比。 | 0x0 | R/W |
[21:18] | DECIMATE_8XIF_CLK_DIVIDE | DECIMATE_8XIF_CLK相對于主時鐘的分頻比。 | 0x0 | R/W |
17 | LOW_SIDE |
選擇高邊或低邊注射。 0:高邊注射。 1:低邊注射。 |
0x0 | R/W |
[16:13] | DEMOD_CORE_CLK_DIVIDE | 解調內核時鐘相對于主時鐘的分頻比。 | 0x0 | R/W |
12 | DEMOD_PRODUCT_SEL | 點/交叉乘積選擇。 | 0x0 | R/W |
[11:8] | DEMOD_POST_DEMOD_FILTER_BW | 由ADF7030-1設計中心生成或由ADI公司提供。 | 0x0 | R/W |
[7:0] | DEMOD_DISC_BW | 接收器鑒別器帶寬。 | 0x0 | R/W |
自動頻率控制 (AFC) 配置寄存器 2
地址: 0x20000320, 重置: 0x00000003, 名稱: PROFILE_RADIO_AFC_CFG2
位 | 位名 | 描述 | 重置 | 訪問 |
[31:30] | 保留 | 保留。 | 0x0 | R |
29 | AFC_PRODUCT_SEL | 由ADF7030-1設計中心生成或由ADI公司提供。 | 0x0 | R/W |
28 | AFC_INVERT | 亞足聯反轉。 | 0x0 | R/W |
[27:22] | AFC_BW | AFC 測量帶寬 (BW)。 | 0x0 | R/W |
[21:19] | AFC_SAMPLE_RATE | 由ADF7030-1設計中心生成或由ADI公司提供。 | 0x0 | R/W |
[18:3] | AFC_INITIAL_CONDITION | 由ADF7030-1設計中心生成或由ADI公司提供。 | 0x0 | R/W |
[2:0] | AFC_MODE | 由ADF7030-1設計中心生成或由ADI公司提供。 | 0x3 | R/W |
FCC 第 15 部分頻段的降敏頻率 - 902 MHz 至 928 MHz
使用案例
表3描述了本應用筆記中探討的七個用例。接收器和降敏帶寬也包括在內。降敏帶寬設置為接收器帶寬的 1.5 倍。
用例 | 數據速率(千字節) | 頻率偏差(千赫) | 最大頻率誤差 (ppm) | 中頻 (千赫) | 接收器帶寬(千赫) | 降敏帶寬 (kHz) |
UC10 | 10 | 5.0 | 10 | 81.25 | 20.0 | 30.0 |
UC12p5 | 12.5 | 50.0 | 10 | 180.55 | 135.42 | 203.13 |
UC25 | 25 | 6.3 | 10 | 103.17 | 77.38 | 116.07 |
UC50 | 50 | 25.0 | 10 | 135.42 | 101.57 | 152.35 |
UC100 | 100 | 25.0 | 13 | 180.55 | 135.42 | 203.13 |
UC150 | 150 | 37.5 | 25 | 270.83 | 203.12 | 304.68 |
UC300 | 300 | 75.0 | 10 | 406.25 | 395.00 | 592.50 |
分類
表4至表10描述了902 MHz至928 MHz頻段內七個用例的信道頻率,這些用例通常由于雜散現象而表現出接收器降敏。每個頻率都經過分類,并在軟件算法中使用這種分類。
頻率(兆赫) | 接收器靈敏度下降的原因 | 能夠解決問題的軟件算法 | 軟件算法分類 |
903.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
910.0 | 26 MHz 晶體 (XTAL) 的諧波 | 不 | 不適用 |
916.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
923.0 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
頻率(兆赫) | 接收器靈敏度下降的原因 | 能夠解決問題的軟件算法 | 軟件算法分類 |
903.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
905.9 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
910.0 | 26 MHz XTAL 的諧波 | 不 | 不適用 |
912.4 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
916.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
918.9 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
923.0 | ADC 時鐘諧波和解調器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN和DEMOD_DESENSE_CHAN |
頻率(兆赫) | 接收器靈敏度下降的原因 | 能夠解決問題的軟件算法 | 軟件算法分類 |
903.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
905.8 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
910.0 | 26 MHz XTAL 的諧波 | 不 | 不適用 |
912.3 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
916.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
918.8 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
923.0 | ADC 時鐘諧波和解調器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN和DEMOD_DESENSE_CHAN |
925.3 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
頻率(兆赫) | 接收器靈敏度下降的原因 | 能夠解決問題的軟件算法 | 軟件算法分類 |
903.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
910.0 | 26 MHz XTAL 的諧波 | 不 | 不適用 |
914.5 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
916.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
923.0 | ADC 時鐘諧波和解調器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN和DEMOD_DESENSE_CHAN |
927.5 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
頻率(兆赫) | 接收器靈敏度下降的原因 | 能夠解決問題的軟件算法 | 軟件算法分類 |
903.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
905.9 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
910.0 | 26 MHz XTAL 的諧波 | 不 | 不適用 |
916.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
918.9 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
923.0 | ADC 時鐘諧波和解調器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN和DEMOD_DESENSE_CHAN |
927.6 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
頻率(兆赫) | 接收器靈敏度下降的原因 | 能夠解決問題的軟件算法 | 軟件算法分類 |
903.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
906.0 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
910.0 | 26 MHz XTAL 的諧波 | 不 | 不適用 |
916.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
923.0 | ADC 時鐘諧波和解調器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN和DEMOD_DESENSE_CHAN |
927.7 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
頻率(兆赫) | 接收器靈敏度下降的原因 | 能夠解決問題的軟件算法 | 軟件算法分類 |
903.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
903.7 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
910.0 | 26 MHz XTAL 的諧波 | 不 | 不適用 |
910.5 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
916.5 | 模數轉換器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN |
923.0 | ADC 時鐘諧波和解調器時鐘諧波 | 是的 | ADC_DESENSE_CHAN和DEMOD_DESENSE_CHAN |
923.5 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
927.9 | 時鐘和LO諧波的混合 | 是的 | CLOCK_LO_HARM_DESENSE_CHAN |
主機軟件算法
參考表4至表10,以下偽C代碼從概念上說明了主機如何根據所需通道頻率改變ADF7030-1無線電配置文件,以避免降敏。在發出 CMD_PHY_RX 命令之前,PHY_ON進行這些無線電配置文件設置修改。修改這些設置后,無需發出CMD_CFG_DEV。
發射器/接收器組合匹配的結果
用于此測試的評估板具有次優的RF匹配。因此,基線接收靈敏度并不代表可實現的最佳性能。
圖1.未應用算法(藍色)和應用算法(紅色)的接收器靈敏度(以 5% 數據包錯誤率 (PER)測量);數據速率 = 10 kbps,調制 = GFSK,頻率偏差 = 5 kHz,發射器/接收器組合匹配
圖2.未應用算法(藍色)和應用算法(紅色)的接收器靈敏度(在 5% PER 下測量);數據速率 = 12.5 kbps,調制 = GFSK,頻率偏差 = 50 kHz,發射器/接收器組合匹配
圖3.未應用算法(藍色)和應用算法(紅色)的接收器靈敏度(在 5% PER 下測量);數據速率 = 25 kbps,調制 = GFSK,頻率偏差 = 6.25 kHz,發射器/接收器組合匹配
圖4.未應用算法(藍色)和應用算法(紅色)的接收器靈敏度(在 5% PER 下測量);數據速率 = 50 kbps,調制 = GFSK,頻率偏差 = 25 kHz,發射器/接收器組合匹配
圖5.未應用算法(藍色)和應用算法(紅色)的接收器靈敏度(在 5% PER 下測量);數據速率 = 100 kbps,調制 = GFSK,頻率偏差 = 25 kHz,發射器/接收器組合匹配
圖6.未應用算法(藍色)和應用算法(紅色)的接收器靈敏度(在 5% PER 下測量);數據速率 = 150 kbps,調制 = GFSK,頻率偏差 = 37.5 kHz,發射器/接收器組合匹配
圖7.未應用算法(藍色)和應用算法(紅色)的接收器靈敏度(在 5% PER 下測量);數據速率 = 300 kbps,調制 = GFSK,頻率偏差 = 75 kHz,發射器/接收器組合匹配
審核編輯:郭婷
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