調制參數
在本設計實例中,系統規格指標如下:
符號率 = 30 ksps
數字濾波器 = 0.35
下一步是確定基帶濾波器要求:
總的信號 BW = 30 * 1.35 = 40.5kHz,這對于每個 I 和 Q 通道即為 20.25kHz。這決定了濾波器通帶。
濾波器阻帶要求在很大程度上由 DAC 更新速率決定,在該場合中為 240ksps,即每個符號 8x 插值。
現在讓我們快進到完整的電路,然后再做描述。請注意:為簡單起見,僅示出了兩個相同的通道 (I 和 Q) 之一:
圖 1:基帶驅動電路把單端 DAC 轉換至差分。推薦采用無源 DAC 重構濾波器以實現低噪聲。
DAC 輸入和基準
差分 DAC 輸出是更可取的。但是,當采用單電源、單端 DAC 輸出時,則一個固定 Vref 變得必不可少,它可以來自第三個 DAC,或來自信號 DAC 的 VREF。Vref 就是 DAC 的零基準,而且它能在 I 和 Q 通道之間共用,但是應確保其為低源阻抗,以在 I 和 Q 通道之間實現串擾的最小化。如有必要,可利用一個 LTC6246 電壓跟隨器對 VREF 進行緩沖。
在該例中,單端 I 和 Q DAC 針對 0 至 +1.024V 輸出進行配置。請注意,應對 DAC 數字驅動進行調整以使用所有可用的 DAC 位,但是絕對不要觸及全標度極端值。
任選的電阻器 R5 和 R6 的選擇以實現從 DAC 吸收低平均 DC 電流為目標。在本實例中,輸入共模電壓被下拉至 0.512V,以與 DAC 輸出電壓范圍的中心相匹配。
單端至差分驅動器
與單端基帶驅動截然不同,采用差分基帶信號來驅動調制器是高度可取的。差分驅動可提供高 6dB 的 RF 輸出功率和最低的誤差矢量幅度 (EVM)。
另外,選擇一個具差分輸入和輸出的放大器還可簡化設計,這是因為:
設計對稱性減少了輸出 DC 失調誤差,這降低了 LO 饋通 (LOFT) 并改善了調制準確度。
輸出共模電壓 (VOCM) 可單獨地變更以滿足調制器的要求,而且
增益可以單獨地變更,并不會影響 VOCM。
圖 2:差分驅動器通過提供增益和輸出共模電壓的單獨調整簡化了設計。
針對該應用選擇了 LTC6362,因為該器件僅吸收 1mA 的電源電流,而且噪聲相當低。對于那些基帶信號源具有低接近噪聲密度 (這意味著一個非常高階數的基帶數字濾波器與高分辨率 DAC 一起使用) 的設計,低的放大器噪聲是很重要。我們不望放大器使該接近信噪 (S/N) 比指標出現任何劣化。
電容器 C10 和 C11 的選擇旨在削減高頻 (HF) 噪聲,同時在極高的基帶頻率下產生可忽略的 (《0.1dB) 幅度誤差。LTspice 仿真對于該目的是相當有用的。
DAC LC 重構濾波器
DAC 重構濾波器對于使 DAC 階梯狀輸出平滑是很重要的,它可減少高頻奈奎斯特鏡像。另一個重要功能是最大限度地降低調制器輸出端上的寬帶噪聲層。
圖 3:LC 重構濾波器。該設計針對的是 266Ω 信號源和負載終端。
采用傳統的濾波器設計 CAD 工具來合成用于設計的 LC 元件值。為獲得最佳的調制準確度,應選擇針對線性相位的貝塞爾 (Bessel) LPF 響應。在本例中,-3dB 拐角被置于 50kHz,這適合于高達 ~30ksps 的符號率。
DAC 鏡像雜散信號的幅度 (相對于期望信號) 可利用 SIN(x) / x (式中的 x = π f / fCLK) 來估算。對于該設計的頻率計劃,我們可預期在 220kHz 實現 25dB 的鏡頻衰減。把 DAC LC 重構濾波器在 220kHz 提供的衰減 (45dB) 加至此衰減,旨在估算 70dB 的總奈奎斯特鏡頻抑制。
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