換言之,電壓增益可用于計算信號鏈鏈路預算。當輸入端口阻抗等于輸出端口阻抗時,電壓增益等于功率增益。整個信號鏈的電壓增益為:
32 dB + 5.9 dB – 0.5 dB + 16 dB – 1.5 dB – 8 dB = 43.9 dB.
對于單音信號輸入,要獲得2 V p-p擺幅范圍,正確的輸入功率為:
8 dBm – 43.9 dB + 10log (78/50) = –34 dBm.
用電壓增益計算的結果與功率增益計算出結果是相同的。
某些應用中,ADL5380可能需要直接連接至AD6642,這種情況下,可為AD6642差分輸入添加500 Ω電阻以改善匹配。ADL5380電壓增益為6.9 dB,且具有與AD8366相同的共模問題。所以應使用160 Ω串聯電阻和100 Ω并聯電阻來實現500 Ω負載和所需的共模電壓。同樣,電阻網絡可將電壓增益衰減8 dB(功率則衰減4 dB)。
在ADL5380與AD6642間放置具有1.5 dB插入損耗的低通濾波器,從而濾除干擾頻率成分。整個鏈路的輸入阻抗為50 Ω,輸出阻抗為500 Ω。采用這種配置,整個信號鏈的增益如下:
6.9 dB – 10log (500/50) – 1.5 dB – 4 dB = –8.6 dB.
3 超外差式接收機接口設計和增益計算
超外差式接收機設計中,系統使用交流耦合,因此設計超外差接收機電路時不必考慮直流共模電壓匹配。
許多混頻器,例如ADL535x和ADL580x,具有200 Ω的差分輸出阻抗,因此不同輸出阻抗呈現不同功率增益和電壓增益。
圖3顯示了超外差式接收機的一個通道,該器件采用以下元件:低噪聲放大器ADL5523具有LO緩沖器、IF放大器和RF巴倫的雙通道平衡混頻器ADL5356;帶通或者低通濾波器;雙通道、超低失真IF VGAAD8376另一個低通或者帶通抗混疊濾波器;雙通道IF接收機AD6642
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圖3.超外差式接收機框圖(僅顯示一個通道)
該設計使用140MHz 中頻和20MHz帶寬,因此器件連接時可采用交流耦合。
AD5356在200 Ω負載下具有最佳性能,而AD8376的輸入阻抗為150 Ω。因此,為了抑制混頻器輸出雜散并提供良好的阻抗匹配,差分LC濾波器必須具有200 Ω的輸入阻抗和150 Ω的輸出阻抗。在某些應用中,需要通過過渡帶極窄濾波器抑制頻帶外信號,可使用差分SAW濾波器來實現,但這會給接收機信號鏈引入過大的損耗和群延遲。四階差分帶通巴特沃茲濾波器可適合許多無線接收機,因為前端RF濾波器可以為帶外干擾提供足夠的衰減。
表3. ADL5356和AD8376接口和增益參數
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AD8376的電流輸出型電路具有高輸出阻抗,因此其差分輸出需要接150 Ω電阻實現電壓輸出。另一個差分濾波器放置在AD8376和ADC之間,用于衰減二階和三階諧波失真成分,因此該150 Ω負載可以被分成兩部分。首先將300 Ω電阻安裝于AD8376的輸出端。另一個300 Ω電阻由兩個165 Ω電阻和ADC的3 kΩ輸入阻抗構成。兩個165 Ω電阻同時為ADC輸入提供直流共模電壓。LC濾波器的輸入和輸出阻抗均為300 Ω。對于高中頻應用,信號源和負載的阻抗的完美匹配是非常重要的。完整接口如圖4所示。
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圖4.超外差式接收機接口框圖和濾波器仿真結果
此接收機中,混頻器之前放置一個20 dB LNA?;祛l器之后的濾波器具有2 dB插入損耗;AD8376與ADC之間的濾波器具有1.2 dB插入損耗。AD8376增益設置為14 dB,以便提供足夠的余量來應對溫度變化。接收機的總體增益為:
20 dB + 8.2 dB – 2 dB + 14 dB – 1.2 dB = 39 dB.
為將ADC輸入電壓限制在2 V p-p以下,傳輸到150 Ω電阻(300 Ω || (165 Ω × 2) || 3 k Ω)的功率應小于5.2 dBm。因此對于單音信號,接收機最大輸入功率為–33.8 dBm。如果輸入信號是10 dB PAR調制信號,使用此增益設置的最大輸入信號為–40.8 dBm。
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