AD6645型模/数转换器在软件无线电中的应用
作者：林相波 姚远程 赵裕民
摘 要：AD6645是Analog Devices公司推出的新型高速、高性能14位A／D转换器。文中介绍 AD6645的工作原理、特点及其在接收系统中的实际应用电路。
关键词：AD6645;软件无线电;欠采样：差分输入
1 引言
软件无线电是基于一种通用的硬件平台,通过加载不同的软件实现不同的无线通信功能.它是一种全新的开放式结构体系,其核心设计思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D转换器,在射频段将信号数字化,在DSP中用软件实现所有功能.受硬件发展水平的限制,目前存在二大瓶颈:一是A/D转换器的速率和性能,二是DSP的处理速度.A/D转换器在系统中所处的位置是很关键的,因为它直接反映软件化的程度.对理想的软件无线电而言,A/D转换器的动态范围必须为100dB~120dB,最大信号输入频率在1GHz~5GHz之间,目前器件发展水平很难实现这些技术指标,即使实现了这些指标,如此大的数据量也是后面DSP无法承担的,所以折中的方案就是进行中频采样.
2 选择依据
A/D转换器的选择既要考虑A/D转换器的性能又要考虑能满足系统所要求的动态范围和性能指标。评价A／D转换器的性能指标主要有A／D转换位数、无寄生动态范围(SFDR)、信噪比(SNR)、转换速率、量化灵敏度等。一般来说A／D转换器的转换位数越多越好,转换位数越多,其动态范围就越高。由于本设计硬件平台中选用的HSP50214型可编程下变频器输入是14位,因此选用14位的A/D转换器。在目前的软件无线电中频方案里,一般都采用欠采样技术,采样频率一般为几十赫兹至上百赫兹,若对中频为70MHz、带宽为2MHz的信号(AM或FM)采用40MHz采样,由A／D转换器的理论SNR公式可知：
SNR=6．02B+1．76+10Logl0(fs/2fmax)dB
=6．02x14+1．76+10log10(40x106／2x71xl06)dB
=81dB
式中,B为A／D转换器的位数,f为采样速率,fmax为输入信号的最高频率。在实际测试中．A/D转换器的最后2位会不停变化,其有效位(ENOB)为12位,代人上式后可得SNR为69dB。所以AD6644和AD6645都能满足要求,由于AD6645的孔径抖动小于0．2ps,AD6645的孔径抖动小于0．3ps．所以在中频接收系统中用AD6645效果会更好一些。目前市场上的高速采样器件种类繁多,表1列出一些主流A／D转换器的主要技术参数。
3 主要特点
AD6645是宽带A／D转换器系列中继AD9042(12位41MS／s)和AD6640(12位65MS／s)、AD6644(14位,40MS／s,65MS／s)后的第四代产品,其主要特 点如下：
●保持采样率可达80MS／s;
●工作带宽达270MHz;
●多音无寄生动态范围(SFDR)为100dB;
●对200MHz信号采样时采样抖动时间为Qlps;
●数字输出可以在3．3V下工作．便于与数字ASIC接口;
●功耗为1．5W。
4 工作原理
如图1所示．AD6645采用3级子区式转换结 构．这种设计的好处是既保证了转换的精度和速度 又实现了较小的功耗和封装尺寸。AD6645有2个 互补的模拟输入端AIN和五AIN.2路输入经过缓冲 后先进入第一个保持器THl．ENCODE脉冲为高时 TH1处于保持状态．THl的保持值作为5位A／D转 换器ADCl的输入．其输出驱动1个5位D／A转换 器DACl。经过延迟后的模拟信号减DACl的输出 后在TH3的输入端产生第一个剩余信号,保持器 TH2补偿由ADCl造成的延迟。 在由1个5位ADC2、5位DAC2和1个TH4组 成的第二转换阶段中．TH4保持的第一个剩余信号 减去DAC2的量化输出产生第二个剩余信号作为 TH5的输人．TH5驱动最后1个6位A／D转换器 ADC3。将ADC1、ADC2和ADC3的输出相加并经数字误差校正逻辑修正后将得到并行输出的14位2进制补码数据。
5 实际应用
